Seilbahnbau Skriptum 2012 Innsbruck

Vorlesungsunterlagen

SEILBAHNBAU am Institut für Infrastruktur, Arbeitsbereich intelligente Verkehrssysteme Universität Innsbruck Sommersemester 2012

Lektor: Dipl.-Ing. Dr. techn. Peter SEDIVY

Inhaltsverzeichnis 1

ENTWICKLUNG DES SEILBAHNBAUES

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TERMINOLOGIE

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SEILE 3.1

3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13

Seildraht 3.1.1 Drahtherstellung 3.1.2 Querschnittsformen von Seildrähten 3.1.3 Prüfung der Seildrähte Litze Arten der Seilkonstruktionen Seilherstellung Normung und Begriffe Erläuterung zu Schlaglänge und Schlagwinkel Berechnungsgrößen Seillängung Querschnittsverminderung Seildrall Kontrollen des Seiles Seilschäden Wartung der Seile

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SEILVERBINDUNGEN 4.1 Seilspleiß 4.2 Seilmuffen 4.2.1 Vergussverbindung 4.2.2 Klemmenhülse 4.3 Plattenklemme (Schraubklemme) 4.4 Trommelverankerung 4.5 Weitere Seilendverbindungen

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SEILSTATIK 5.1 Leeres Seil 5.2 Die Seilkurve unter der Wirkung einer Einzellast 5.3 Die Seilkurve unter der Wirkung mehrerer Einzellasten 5.4 Tragseil der Zweiseilbahn 5.5 Fundamentalsatz der Seilstatik 5.6 Fixverankerte Seile (fix abgespannte Seile) 5.7 Spanngewichtshub 5.8 Stützenlasten aus dem Seil

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FESTIGKEITSLEHRE DER SEILE 6.1 Zugbeanspruchung 6.2 Biegebeanspruchung 6.2.1 Biegung mit vorgegebener Krümmung 6.2.2 Biegung mit freier Krümmung 6.2.3 Überlagerung der Biegerandspannungen 6.3 Oberflächenpressung 6.4 Sekundäre Biegebeanspruchung

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SEILBEMESSUNG 7.1 Tragseil 7.2 Zug- und Gegenseile 7.3 Förderseil 7.4 Seile von Materialseilbahnen

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SEILBAHNSYSTEME 8.1 Standseilbahn 8.2 People Mover, Cable Liner, MiniMetro 8.3 (Zweiseil-) Pendelbahn 8.4 Funifor 8.5 Zweiseilumlaufbahn 8.6 Einseilumlaufbahn 8.6.1 kuppelbare Einseilumlaufbahnen 8.6.2 festgeklemmte Einseilumlaufbahnen 8.6.3 Bemessung von Einseilumlaufbahnen 8.7 Gruppenumlaufbahn, Gruppenpendelbahn 8.8 Doppeleinseilumlaufbahn (DMC, DLM, Funitel) 8.9 Schlepplift 8.9.1 Schlepplifte mit niederer Seilführung 8.9.2 Schlepplifte mit hoher Seilführung

Literaturhinweise

Bemerkung: Die im Skriptum enthaltenen fotographischen Bilder wurden mit freundlicher Zustimmung der Herstellerfirmen aufgenommen.

Bemerkung: Der eingerahmte Text dient ausschließlich der Erläuterung und stellt keinen Prüfungsstoff dar.

SEILBAHNBAU

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ENTWICKLUNG DES SEILBAHNBAUES

400 v. Ch. 1200 1405 1411 1617 1834 1837 1862 1868 1873 1874 1894 1908 1915 1926 1935 1945 1946

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wurde eine chinesische Tuschezeichnung angefertigt, auf der erstmals eine seilbahnähnliche Anlage (Zweiseilbahn) zum Transport von Steinen zum Bau einer Befestigung dargestellt ist. wurden in Japan Seilbahnen zum Güter- und Personentransport über Schluchten errichtet. wurde in Europa erstmals in einem Buch zur Bergbaukunde eine Einseil-Materialbahn mit Kurbelantrieb erwähnt. wurde erstmals in einem Buch eine Einseilbahn mit geschlossener Seilschleife erwähnt. gibt Faustus Verantius eine vollkommene Darstellung einer Seilfähre zur Personenbeförderung wieder. erfand der Bergrat Albert in der Bergbaustadt Clausthal im Harz das Drahtseil. baute Wurm in Wien die erste Verseilmaschine. wurde die erste öffentlich verkehrende Standseilbahn in Lyon errichtet. erste Einseilbahn in England. ging die erste Cable-Car der Welt in San Franzisko in Betrieb. wurde in Hütteldorf bei Wien die erste kuppelbare Standseilbahn errichtet. wurde vermutlich die erste Pendelbahn zum öffentlichen Verkehr in Mailand in Betrieb genommen. erster Ski-Schlepplift im Schwarzwald. Im Zuge des österreich-italienischen Alpenkrieges entdeckte der Südtiroler Luis Zuegg die modernen Seilspannungsgesetze erste Pendelbahn in Österreich auf die Rax bei Wien. erste Sesselbahn in Sun Valley (USA). erste kuppelbare Sesselbahn in Flims (CH) erster fixer Einersessellift in Österreich (Bad Gastein)

Von da an erfolgten die touristische Erschließung der Berge mit Hilfe der Seilbahnen und die rasante technische Entwicklung der Seilbahnen weltweit. 1984 1985 1987 1991 2004

wurde die erste DMC (Double-Mono-Cable) von Denis Creissels in Serre-Chevalier (Frankreich) errichtet. erste Luftkissen-Standseilbahn in Serfaus. erstes Fahrgastförderband bei einer fixgeklemmten Sesselbahn in Obergurgl. Inbetriebnahme der neuartigen 3-S-Bahn in Saas Fee. Inbetriebnahme der ersten 3-S-Bahn in Österreich (Kitzbühel)

2010

erste Seilbahn System FUNIFOR in Österreich (Bezau)

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Weltweit stehen ca. 30000 Seilbahnen (ca. 11000 Seilschwebebahnen und Standseilbahnen und ca. 19000 Schlepplifte) in Betrieb. Die Gesamtförderleistung beträgt ca. 20 Mio. Pers/h.

Entwicklung des Seilbahnbaues in Österreich Die ersten Seilbahnen in Österreich waren Standseilbahnen. 1874 wurde eine Standseilbahn auf die Sophienalpe (Ausflugsort bei Wien) errichtet. Allerdings wurde der Betrieb dieser Seilbahn nach wenigen Jahren wieder eingestellt. 1892 folgte die Salzburger Festungsbahn, 1894 die Grazer Schlossbergbahn und 1906 die Hungerburgbahn (Innsbruck). Nach in der Zwischenzeit erfolgten Umbauten sind diese heute noch in Betrieb. Eine lebhafte Bautätigkeit setzte in Österreich in der Zwischenkriegszeit ein, als die "klassischen" Pendelbahnen, z.B. Raxbahn (1926), Tiroler Zugspitzbahn (1926), Nordkettenbahn in Innsbruck, Hahnenkammbahn in Kitzbühel, zuletzt die Galzigbahn in St. Anton/Arlberg (1938) errichtet wurden. Etwa die Hälfte dieser Seilbahnen ist heute nicht mehr in Betrieb. Sie wurden abgetragen und durch moderne Pendelbahnen oder andere Seilbahnsysteme ersetzt. Nach dem 2. Weltkrieg wurde erst Anfang der 50-er Jahre neuerlich in größerem Umfang mit dem Bau von Seilbahnen, vornehmlich in Fremdenverkehrsgebieten begonnen. Aus den zaghaften Anfängen hat sich dabei ein bedeutender Wirtschaftszweig entwickelt, der besonders in den 70-er Jahren stark expandierte. Die rege Bautätigkeit hat aber bis heute nicht nachgelassen. Nach 1950 wurden zunehmend Einseilsysteme gebaut, zunächst festgeklemmte Sessellifte mit Einzelsitzen, ab 1954 mit Doppelsessel und ab Mitte der 70-er Jahre auch mit mehrplätzigen Sesseln. Mitte der 50-er Jahre wurden als "Massentransportmittel" kuppelbare Zweiseilumlaufbahnen (ein Tragseil und ein Zugseil) gebaut, von denen einige noch in Verwendung stehen. 2004 ging die erste Umlaufbahn mit 3 Seilen (zwei Tragseile und ein Zugseil) in Kitzbühel als kuppelbare Umlaufbahn in Betrieb. Im Vergleich zum Ausland wurde die erste kuppelbare Einseilumlaufbahn mit geschlossenen Wagenkästen in Österreich erst relativ spät (1972) errichtet (im Ausland, insbesondere in der Schweiz bereits seit Ende der 50-er Jahre in Verwendung).

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Waren zuerst 4 Personen je Wagen das Maximum sind es derzeit 15 Personen (Talbahn in Nassfeld, EUB Steinplatte in Waidring, EUB Mauterndorf). Der größte Wagenfassungsraum eines Einzelwagens bei einem Umlaufbahnsystems beträgt dzt. 24 Personen (Doppeleinseilumlauf Funitel, erstmals in Hintertux). Seit 1976 werden auch kuppelbare Sesselbahnen errichtet, wobei bei modernen Anlagen im Allgemeinen Sessel mit 4 oder 6 Plätzen, seit 1999 auch mit 8 Plätzen verwendet werden. In Österreich stehen derzeit etwa 3200 Seilbahnen, davon etwa 2000 Schlepplifte, in Betrieb. Nur in den USA sind mehr Seilbahnen in Betrieb als in Österreich. In Österreich werden jährlich mehr Personen mit Seilbahnen befördert (600 Mio./Jahr), als mit Eisenbahnen und Linienbussen gemeinsam. Auf dem Materialseilbahnsektor ist die Bautätigkeit im Inland derzeit praktisch zum Erliegen gekommen. Seilbahnen, Gesetzliche Grundlagen in Österreich Seilbahnen sind gesetzlich den Eisenbahnen zugeordnet. Grund für diese Zuordnung ist die mit Eisenbahnen gleichartige Zwangsspurführung. Mit dem Seilbahngesetz 2003 (SeilbG 2003) wurde eine neue gesetzliche Basis geschaffen. Bis dahin waren Seilbahnen im Eisenbahngesetz 1957 verankert. erläuternde Bemerkung Schlepplifte sind seit Seilbahngesetz 2003 nunmehr auch Seilbahnen. Vor 2003 waren sie gewerbliche Betriebe.

Mit dem Inkrafttreten des SeilbG 2003 wurde die Richtlinie 2000/9/EG vom 20. März 2000 der europäischen Union in Österreich umgesetzt. Auf Grundlage der Richtlinie 2000/9/EG wurden Seilbahnnormen (Auflistung siehe Anhang) europaweit harmonisiert. Die letzte Norm der harmonisierten EN-Normen „Sicherheitsanforderungen für Seilbahnen für den Personenverkehr“ erschien im Jänner 2006.

erläuternde Bemerkung Die Ausführung einer Seilbahn wird sehr stark von den in den einzelnen Staaten und Länder anzuwendenden technischen Regelwerken beeinflusst. So war z.B. der größtzulässige Bodenabstand in jedem Staat verschieden festgelegt. Oder der Nachweis der Dauerfestigkeit eines Fahrzeuges unterlag verschiedenen einzelstaatlichen Bestimmungen. Das führte dazu, dass für einen neuen Fahrzeugtyp auf mehreren Arten dessen Dauerfestigkeit nachzuweisen war. Technisch war diese Vorgangsweise nicht nachvollziehbar und begründbar und erschwerte für den Hersteller der Fahrzeuge die Einführung eines neuen Produktes.

Jede Seilbahn für den Personenverkehr (mit Ausnahme der Schlepplifte und Materialseilbahnen mit Werksverkehr oder mit eingeschränktem öffentlichem Verkehr) benötigt für den Bau und Betrieb eine Konzession. Damit erwirbt der Betreiber, das Seilbahnunternehmen, das Recht auf den Bau und Betrieb einer Seilbahn (Einnahmen durch den Verkauf von Fahrkarten, Konkurrenzierungsrechte); er übernimmt damit aber auch die Verpflichtung der Beförderung (Fahrplan, Betriebszeiten).

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erläuternde Bemerkung Mit der Konzession erwirbt das Seilbahnunternehmen das Recht auf eine gewisse Zeit (zwischen 30 und 50 Jahren) ohne Konkurrenz die Seilbahn auf der Strecke von A nach B bauen und betreiben zu dürfen. Er hat somit das Recht bei einem geplanten Bau einer Seilbahn, die in unmittelbarer Nähe von seiner errichtet werden soll, dagegen Einspruch zu erheben. Das Konkurrenzierungsrecht stammt aus Zeiten, wo Eisenbahnlinien neu errichtet wurden. In einem Skigebiet heutigen Umfanges und moderner Struktur führt dieses Recht oft zu absurden Situationen.

Die behördliche Zuständigkeit für Seilbahnen in Österreich ist in Abhängigkeit vom Seilbahnsystem zwischen dem Bund und den Bundesländern aufgeteilt. So befinden sich in Bundeskompetenz alle Standseilbahnen, Seilschwebebahnen im Pendelbetrieb (vulgo Pendelbahnen), Zweiseilbahnen, Doppeleinseilumlaufbahnen, Gruppenumlaufbahnen, Kombibahnen und kuppelbare Seilbahnen mit geschlossenen Fahrzeugen. In Landeskompetenz befinden sich Schlepplifte, fixgeklemmte Sesselbahnen und Materialseilbahnen. Bei kuppelbaren Sesselbahnen ist eine geteilte Zuständigkeit gegeben. Die Konzessions- und die Baugenehmigungskompetenz liegt beim Bund; die Betriebsbewilligungs- und die Aufsichtskompetenz im Betrieb der Seilbahn beim jeweiligen Bundesland (genauer beim jeweiligen Landeshauptmann). Für jede neu zu errichtende Seilbahn für den Personenverkehr, aber auch für jeden Umbau einer bestehenden Seilbahnanlage, sind eine Baugenehmigung und eine Betriebsbewilligung erforderlich. Die Baugenehmigung erfolgt anhand eines Bauentwurfes. Seit Inkrafttreten des SeilbG 2003 ist erstmals in Österreich, so wie in den meisten europäischen Ländern, die Erstellung einer Sicherheitsanalyse erforderlich, in der alle Gefährdungen von der Seilbahn selbst (Absturz, Kollision, Entgleisen usw.) als auch die von außen auf die Seilbahn wirkenden möglichen Gefährdungen (Lawinen, Brand, Erdbeben usw.) sicherheitstechnisch zu betrachten sind.

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TERMINOLOGIE

SEILBAHN: Verkehrsmittel für den Transport von Personen oder Lasten in Fahrzeugen, wobei diese durch ein oder mehrere Seile getragen und bewegt oder nur bewegt werden. STANDSEILBAHN: Seilbahn, bei der das Laufwerk der Fahrzeuge (Wagen) auf Schienen geführt wird und von einem oder mehreren Seilen gezogen werden. SEILSCHWEBEBAHN: Seilbahn, bei der das Laufwerk oder Gehänge der Fahrzeuge auf einem oder mehreren zwischen frei stehenden Stützen gespannten Seil geführt und gezogen wird. ZWEISEILBAHN: Seilschwebebahn, bei dem die Fahrzeuge durch mindestens ein Tragseil getragen und durch mindestens ein Zugseil bewegt werden. EINSEILUMLAUFBAHN: Seilschwebebahn, bei welcher die Fahrzeuge durch ein Seil (Förderseil) getragen und bewegt werden. KOMBIBAHN: Einseilumlaufbahn, bei der auf dem Förderseil gleichzeitig Kabinen und Sessel befördert werden. DOPPELEINSEILUMLAUFBAHN: Seilschwebebahn, bei der die Fahrzeuge durch zwei synchron laufenden parallelen Förderseilschleifen (DMC – Double Monocable) oder einer Doppelschleife (DLM – Double Loop Monocable) getragen und bewegt werden. SCHLEPPLIFT: Seilbahn, bei der Personen auf Skiern oder anderen Sportgeräten auf einer Schleppspur mittels einem Gehänge durch ein Seil gezogen werden. SEILBAHN im PENDELBETRIEB: Seilbahn, bei der das bewegende Seil seine Bewegungsrichtung nach jedem Fahrtspiel umkehrt; bei der also die Fahrzeuge oder Gruppen von Fahrzeugen zwischen den Stationen pendeln. SEILBAHN im UMLAUFBETRIEB: Seilbahn, bei der das bewegende Seil immer in derselben Bewegungsrichtung läuft, wobei kontinuierlicher oder intermittierender Betrieb möglich ist, also bei der die Fahrzeuge in gleich bleibender Richtung verkehren. PERSONENSEILBAHN: Seilbahn, die der Beförderung von Personen dient. MATERIALSEILBAHN: Seilbahn, die der Beförderung von Materialien (z.B. Schüttgut) dient. KUPPELBARE SEILBAHN: Seilbahn, bei denen die Fahrzeuge in den Stationen vom Zug- oder Förderseil getrennt werden. FESTGEKLEMMTE SEILBAHN: Seilbahn bei der die Fahrzeuge in den Stationen vom Zug- oder Förderseil nicht getrennt werden. FAHRZEUGE (FAHRBETRIEBSMITTEL): geschlossene Beförderungsmittel (Wagen, Kabinen) oder offene Beförderungsmittel (Sessel, Stehkorb) ohne eigene Antriebsenergie, ausschließlich durch die Zugwirkung des Zug- oder Förderseiles bewegt. erläuternde Bemerkung Die österreichische Terminologie hat zwischen Fahrzeuge und Fahrbetriebsmittel unterschieden. Das Fahrzeug wird durch eigene Antriebsenergie bewegt (z.B. LKW, Auto, Eisenbahn). Dies trifft bei einer Seilbahn nicht zu. Der in Deutschland gängige Ausdruck „Fahrzeug“ wurde bei der europaweiten Harmonisierung der Normen übernommen.

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SEILE

So vielseitig die Verwendung der Drahtseile in der heutigen Technik ist, so verschieden sind auch die Seile selbst, deren Werkstoff und Aufbau dem jeweiligen Verwendungszweck angepasst sein muss. Das Stahldrahtseil ist zweifellos das wichtigste Bauelement des Seilbahnbaues. Die große Bedeutung, die dem Seil zukommt, zeigt sich in den umfangreichen wissenschaftlichen Arbeiten, die für die Herstellung, Berechnung und Verwendung der Seile geleistet werden. erläuternde Bemerkung Die Herstellung von Drähten durch Drahtziehen wurde bereits im Mittelalter erfunden. Aber erst 1834 wurde das erste Stahldrahtseil moderner Ausführung von Oberbergrat Albert für die Grube Carolina bei Clausthal im Harzgebirge in Handarbeit hergestellt. Das Seil war aus 3 Litzen mit je 4 Drähten von 3,5 mm Durchmesser in Gleichschlag (daher auch die noch veraltete Ausdrucksweise: Albertschlag) hergestellt; Drahtfestigkeit ca. 400 N/mm², Drahtlänge ca. 20 bis 40 m. Die praktische Einsatzmöglichkeit des Stahldrahtseiles in größerem Umfang ergab sich erst durch die Verbesserungen der Drahtziehmethoden und schließlich durch die Erfindung der Verseilmaschine durch den Wiener Mechaniker Wurm bei der Fa. Felten & Guilleaume 1840. Erst damit konnten Seilbahnen bis hin zu den modernsten Systemen entwickelt werden.

Ein Drahtseil besteht aus Drähten, die zu Litzen verseilt werden und aus einer Einlage, um die die Litzen verseilt sind.

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Drahtseil

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Draht

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Litze

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Einlage

Abb.: Bestandteile eines Seiles

3.1

SEILDRAHT

3.1.1 Drahtherstellung Ausgangsmaterial für die Drahtherstellung von Seilen für Seilbahnen ist unlegierter Kohlenstoffstahl mit 0,5 % bis 1,0 % C-Gehalt in Form von Walzdraht, Drahtdurchmesser 9 - 12 mm. Drähte haben üblicherweise einen kreisförmigen Querschnitt. Diese werden als Runddrähte bezeichnet. Bei der Drahtherstellung wird die bei einer Kaltverformung von Stahl entstehende Festigkeitssteigerung ausgenutzt, um Drähte mit der gewünschten Festigkeit zu erhalten. Die Kaltverformung wird beim Ziehen des Drahtes durch im Querschnitt abgestufte Ziehdüsen (Ziehsteine)

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erzielt, wodurch die gewünschte Kaltverformung in Form einer Querschnittsabnahme erreicht wird. Bei der Herstellung von Runddrähten hat der Ziehstein (Ziehdüse) einen kreisrunden Querschnitt. Bei der Herstellung von Formdrähten (beliebiger Querschnitt der Drähte) ist eine entsprechend geformte Ziehdüse erforderlich. Die Kaltverformung bewirkt im Draht außer der Festigkeitssteigerung auch eine Verminderung des Verformungsvermögens und damit eine Versprödung. Dies ist vor allem an einer Verminderung der Bruchdehnung und der Brucheinschnürung des Werkstoffes im Zugversuch zu erkennen. Vor dem Ziehen muss der Draht einer Wärmebehandlung unterworfen werden, um ein günstiges metallographisches Ziehgefüge zu erreichen (Glühen auf fein lamellaren Sorbit = Patentiergefüge). Beim Ziehen kommt es wieder zu einer Vergröberung des Gefüges, was einer Versprödung des Werkstoffes entspricht. Daher sind nach mehreren Zügen Zwischenglühungen (Patentieren) des Drahtes erforderlich. Die Bruchfestigkeit des Ausgangsmaterials beträgt 700 - 1000 N/mm² je nach C-Gehalt. Die Bruchfestigkeit des fertigen Stahldrahtes beträgt bis zu 2200 N/mm² (für Seilbahnseile) und darüber. Die Drähte werden blank oder aus Gründen des Korrosionsschutzes verzinkt gezogen. 3.1.2 Querschnittsformen von Seildrähten Runddraht mit einem Kreisquerschnitt Formdrähte - Keildraht mit einem trapezförmigen Querschnitt (T) - Z-Draht mit einem Z-förmigen Querschnitt (Z) - Taillendraht mit Ausnehmungen für einen Runddraht (H) -

Sonderformen

Abb.: Drahtformen

Die Formdrähte (Keildraht, Z-Draht, Taillendraht) können als Außenlagen über das durch Runddrähte gebildete innere Seil angebracht werden und haben den Zweck die Oberfläche des Seiles zu formen. Diese Seilkonstruktionen werden als verschlossene Seile bezeichnet. Die Verbindungsfläche Runddraht-Formdraht ergibt jedoch keinen ausreichenden Verschluss in der Außenlage gegen Eindringen von Feuchtigkeit.

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3.1.3 Prüfung der Seildrähte Die Anforderungen an die Seildrähte und die zulässigen Abweichungen sowie die Prüfmethodik sind in den Normen ÖNORM EN 10264-1 bis 10264-4 festgelegt. Demnach sind zu prüfen: - Maßtoleranzen: Durchmessertoleranz; - mechanische Eigenschaften: Zugfestigkeit, Hin- und Herbiegeversuch, Verwindeversuch; - Anforderungen an die chemische Zusammensetzung des Stahldrahtes; - Anforderungen an Überzüge: Zink oder Zinklegierung nach ÖNORM EN 10244-2. erläuternde Bemerkung Die Biegezahl ist ein Maß für das Verformungsvermögen des Drahtes und gibt eine Aussage im Hinblick auf die Verseilung und die Beanspruchung im Seil. Die Verwindezahl ist ein Maß für das Verformungsvermögen und die Homogenität des Drahtmateriales, sowie für die Gleichmäßigkeit des Ziehgefüges.

3.2

LITZE

Eine Litze entsteht, wenn Drähte in einer oder mehreren Lagen um einen gemeinsamen Kerndraht verseilt werden. Sie ist das Aufbauelement der Litzen- und Litzenspiralseile. Die Litzen werden in verschiedenen Macharten hergestellt: einlagige Litze

parallel verseilte Litze (mindestens zwei Drahtlagen)

Machart Seale

Machart Warrington

Machart Filler (Fülldraht)

Machart Warrington-Seale Kernlitze

nichttragende Fülldrähte

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SEILBAHNBAU

Die Litzen der Seilbahnseile weisen durchwegs einen Kerndraht und mindestens zwei Drahtlagen auf. Ausnahme dazu ist eine der drei Warrington-Seale Macharten. Dabei ist der Kerndraht durch eine Kernlitze ersetzt. (oben dargestellt) Wird eine Anzahl von Litzen um die Einlage geschlagen, entsteht ein Rundlitzenseil, oder allgemein Litzenseil. Wird um eine Litze weitere Drahtlagen geschlagen, entsteht das Litzenspiralseil oder Spiralseil.

3.3

ARTEN DER SEILKONSTRUKTIONEN

Nicht alle der möglichen Seilkonstruktionen werden auch für Personenseilbahnen verwendet. Die nachfolgenden Angaben sind der ÖNORM EN 12385-2 entnommen. Spiralseil: Verwendung als Tragseil. Das Seil ist aus Runddrähten mit (üblicherweise) gleichem Nenndurchmesser (Drähte in den Lagen gegensinnig geschlagen). Solche Seile werden heute nur mehr für Materialseilbahnen als Tragseil verwendet. Nachteil: Bei Bruch eines Außendrahtes treten die Enden des gebrochenen Drahtes und der Draht selbst sehr leicht aus dem Seilverband heraus.

Kerndraht 1. Lage 2. Lage 3. Lage Außenlage

vollverschlossenes Spiralseil: Verwendung als Tragseil. Um ein Kernseil aus Runddrähten (Spiralseil) werden eine oder mehrere Lagen aus Formdrähten gegensinnig geschlagen; für Materialseilbahnen: mindestens 1 Formdrahtlage in der Außenlage. für Personenseilbahnen: mindestens 2 Formdrahtlagen in den Außenlagen. Durch die außenliegenden Formdrahtlagen wird ein Aufsteigen eines Runddrahtes aus dem Seilverbund verhindert. Bei Drahtbruch eines außenliegenden Formdrahtes kann die Bruchstelle durch Verlöten gefüllt werden. Der Draht ist als nicht tragend zu bewerten. erläuternde Bemerkung Hinsichtlich der Schlagrichtung und Lage der Profildrähte in der Außenlage gilt: die Drähte sollten so befahren werden, dass sie sich infolge Belastung durch die Laufrollen des Fahrzeuges am Fuß des Nachbardrahtes, und nicht auf einer allenfalls darunter befindliche Runddrahtlage abstützen können. Um eine Lastverteilung der von Laufrollen aufgebrachten punktförmigen Belastung auf das Spiralseil zu erzielen sind für Personenseilbahnen immer mindestens zwei Formdrahtlagen in gegensinniger Schlagrichtung vorgesehen.

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Litzenspiralseil: Verwendung als Tragseil. Das Seil ist aus gleichartig aufgebauten Litzen (üblicherweise) in Kreuzschlag hergestellt. Fallweise kann die Kernlitze einen anderen Aufbau als die Litzen der einzelnen Lagen aufweisen. Es entstehen zwischen den Litzenlagen Drahtkreuzungen, daher sind Druckkerben und daher Dauerbrüche eher möglich; ungünstig für die Lebensdauer.

Litzenseil: Verwendung als Zug- und Förderseile. Eine Anzahl von gleichartig aufgebauten Litzen wird in einer Lage (oder mehreren Lagen) um eine Einlage geschlagen. Die Litzen werden in verschiedenen Macharten, die Seile mit verschiedener Litzenanzahl hergestellt. Die Einlage dient zur Bettung der Litzen und wurde früher ausschließlich als Fasereinlage ausgeführt. Derartige Seile werden vor allem dort angewendet, wo die Seile häufig auf Biegung beansprucht werden. Litzenseil aus einlagigen Litzen mit einem Seilnenndurchmesser 7 bis 32 mm

Litzenseil in Machart Seale Seilnenndurchmesser 20 bis 54 mm

Litzenseil in Machart Warrington Seilnenndurchmesser 20 bis 54 mm

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Litzenseil in Machart Filler Seilnenndurchmesser 20 bis 54 mm

Litzenseil in Machart Warrington-Seale Seilnenndurchmesser 28 bis 60 mm

Seil mit verdichteten Litzen (Seil mit kompaktierten Litzen): Verwendung als Zug- oder Förderseile. Das Seil stellt eine Sonderform eines Litzenseiles dar, bei dem Runddrähte in konventioneller Weise zu Litzen geschlagen werden. Anschließend werden die Litzen vor dem Verseilen einem Verdichtungsverfahren (plastische Verformung z.B. durch Ziehen, Walzen oder Hämmern) unterzogen, wodurch sich der Durchmesser der Litzen entsprechend verkleinert, die Querschnittsformen der Drähte (insbesondere der Drähte in der Außenlage) entsprechend "verquetscht" werden, jedoch der metallische Querschnitt der Drähte erhalten bleibt. Bei nahezu gleichem metallischem Querschnitt (daher nahezu gleicher Bruchlast) wird dadurch ein kleinerer Seildurchmesser erhalten. Die Oberfläche der Litzen wird geglättet, wodurch sich der Fahrkomfort erhöht (ruhigerer Seillauf). Die Berührungslinien der Einzeldrähte vergrößern sich zu Flächen. Seile aus verdichteten Litzen haben eine höhere Bruchkraft und Flexibilität gegenüber Seilen aus konventionellen Litzen mit gleichem Durchmesser und Nennfestigkeit.

Litze vor dem Verdichten

Litze nach dem Verdichten

Rundlitzenseil mit verdichteten Litzen

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SEILBAHNBAU

Abb.: Rundlitzenseil mit verdichteten Litzen (keine Runddrähte mehr)

Litzenseil mit Kunststoffzwischenlage: (Seil mit gepolsterter Einlage) Die Kunststoffzwischenlage aus einem Massiv-Polymer zwischen den Litzen ist eine neuere Seilbauart, bei der eine vorgeformte Kunststoffeinlage gemeinsam mit den Litzen zu einem Seil geschlagen wird. Die Kunststoffeinlage vermeidet die Flankenberührung der Außenlitzen, hält das Seilgefüge zusammen, wirkt einer Korbbildung entgegen, schließt die Schmiermittel ein, wirkt inneren Drahtbrüchen entgegen und absorbiert dynamische Beanspruchungen. Seil mit Füllung aus Massiv-Polymer: Seil, dessen freie Innenräume mit einem Massiv-Polymer ausgefüllt sind. Das Polymer reicht bis zum äußeren Umfang des Seils oder etwas darüber hinaus. Diese Seilmachart zeichnet sich durch eine extreme Laufruhe und Geräuscharmut im Betrieb aus. Es wird nur in Sonderfällen verwendet.

3.4

SEILHERSTELLUNG

Für die Verseilung wird üblicherweise eine Korbverseilmaschine verwendet. Die Drähte oder Litzen werden um eine Achse (bei Litzen meist ein Kerndraht, bei Seilen eine Einlage) geschlagen und dabei gleichzeitig durch den Verseilkopf gezogen, wodurch die Schraubenlinienform des Drahtes bzw. der Litze im Seil entsteht. Die Schlaglänge im Seil ergibt sich aus der Drehzahl, mit der die Drähte (Litzen) um die Achse geschlagen werden, und der Geschwindigkeit, mit der das Seil aus der Maschine gezogen wird. Im Verseilkopf wird das flüssige (warme) Schmiermittel eingebracht, überschüssiges Schmiermittel wird unmittelbar nach dem Verseilkopf wieder abgestreift, so dass die Seiloberfläche möglichst fettfrei ist. Vor dem Verseilkopf werden die Drähte bzw. Litzen vorgeformt, so dass sie sich besser in den Litzen- bzw. Seilverband einlegen, nach dem Verseilkopf wird das Seil durch einen Richtapparat gezogen, um Verseilspannungen abzubauen; dies ergibt die drall- und spannungsarme Ausführung.

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3.5

NORMUNG UND BEGRIFFE

Seilbahnseile sind in der Normenreihe ÖNORM EN 12385 genormt. In diesen Normen sind Begriffe, Berechnungsgrößen, Seilaufbau mit Angabe der Drahtnenndurchmesser, Festigkeitsstufen der Seildrähte, Qualitätsanforderungen an Seildrähte und an Seile etc. festgelegt.

Seil/Litzendurchmesser Durchmesser des dem Seil bzw. der Litze umschriebenen Kreises.

Φ

Abb.: Definition des Seildurchmessers

Einlage (C) Material, das zur Bettung (vornehmlich) der Litzen im Seil dient. - weiche Einlage aus Natur- oder Kunstfaserseilen oder aus Kunststoff (Seilseele) - harte Einlage aus Stahldraht, aus einer Stahl-Litze oder aus einem Kernseil aus Stahldraht Fasereinlage (FC) Die Einlage wird entweder aus Naturfasern (NFC) oder aus Synthetikfasern (SFC) hergestellt. erläuternde Bemerkung Fasereinlagen werden üblicherweise in der Reihenfolge Fasern zu Garnen, Garne zu Litzen und Litzen zum Seil hergestellt.

Stahleinlage (WC) Einlage aus Stahldrähten, die als Drahtlitze (WSC) oder als unabhängig verseiltes Drahtseil (IWRC) ausgeführt ist erläuternde Bemerkung Die Stahleinlage und/oder ihre Außenlitzen können auch mit Fasern oder Massiv-Polymer ummantelt sein.

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Einlage aus Massiv-Polymer (SPC) Einlage aus einem Massiv-Polymerwerkstoff, die eine zylindrische Form oder eine zylindrische Form mit Rillen aufweist. Sie darf auch ein Innenelement aus Draht (Drähten) oder Fasern enthalten. Die Einlage hat die Aufgabe, die durch die Seilspannkraft entstehenden radialen Kräfte der Litzen aufzunehmen und so das gegenseitige Abstützen der Litzen (Gewölbewirkung) zu verhindern. Durch das Einbetten der Litzen in die Einlage (Setzen des Seiles) kommt es zu einer bleibenden Dehnung des Seiles infolge der Betriebsbelastung. Diese Dehnung beträgt je nach Seilkonstruktion etwa 1,5 % bis 3 % und kann durch Wahl von einem möglichst druckfesten Einlagewerkstoff entsprechend vermindert werden. erläuternde Bemerkung Seildehnungen erfordern bei Zug- und Förderseilen ein mehrmaliges Kürzen des Seiles (neuer Seilspleiß), um nicht allzu große Spannwege ausführen zu müssen. Zu harte Einlagewerkstoffe führen zu erhöhter Beanspruchung der Seildrähte.

Drall- und spannungsarme Ausführung Ausführung, bei der die Drähte oder Litzen den Litzen- bzw. den Seilverband nicht oder nur gering verlassen, wenn man die Seilenden freigibt; dies wird durch Vorformung und Nachformung erreicht. Durch spezielle Seilkonstruktionen kann ein drehungsarmes Seil, das unter Belastung nur ein vermindertes Drehmoment erzeugt, erreicht werden. Schlaglänge und Schlagwinkel Ganghöhe bzw. Steigungswinkel der Schraubenlinie der Drähte oder Litzen.

Abb.: Definition der Schlaglänge einer Litze (rechtsgängig) und eines Seiles (Kreuzschlag)

Die Schlaglänge ist der parallel zur Seil/Litzenlängsachse verlaufende Abstand, innerhalb dessen ein Außendraht eine vollständige Windung um die Achse der Litze/des Seiles vollführt. Der Schlagwinkel ist der Winkel der Drähte in der Außenlage zur Längsachse der Litze. Schlagrichtung Richtung der Schraubenlinie der einzelnen Drähte in den Litzen oder der Litzen im Seil (rechtsgängig oder linksgängig). EN 12385-2 unterscheidet: Schlagrichtung der Litze (z oder s): Richtung rechts (z) oder links (s) entsprechend der Schlagrichtung der Außendrähte in Bezug zur Längsachse der Litze.

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Abb.: Definition der Schlagrichtung Litze: z (rechtsgängig), s (linksgängig)

Schlagrichtung des Seiles (Z oder S): Richtung rechts (Z) oder links (S) entsprechend der Schlagrichtung der Litzen in Bezug zur Längsachse des Seiles.

Schlagart bezeichnet die Schlagrichtung der Drähte in den Litzen in Bezug auf die Schlagrichtung der Litzen im Seil, bzw. die Schlagrichtung in zwei aufeinanderfolgenden Drahtlagen eines Seiles: - Kreuzschlag (nur für Litzenseile definiert: sZ oder zS) - Gleichschlag (nur für Litzenseile definiert: zZ oder sS)

Abb.: Kreuzschlag sZ und zS

Abb.: Gleichschlag zZ und sS

Schlagweise bezeichnet die Art der Verseilung der Drähte in den einzelnen Lagen einer Litze, - Normalschlag (Standardverseilung, Standardschlag) Die einzelnen Lagen sind gleichsinnig oder gegensinnig geschlagen. Die Drähte haben im Allgemeinen die gleichen Nenndurchmesser. Die Lagen haben meist gleiche Schlagwinkel, daher verschiedene Schlaglängen. Die Drähte von benachbarten Drahtlagen weisen Kreuzungen im Seilverband auf (Druckstellen, Druckkerben, Dauerbruchstelle), wobei bei gegensinniger Schlagart der Lagen die Drähte in der Litze oder im Seil mehr Kreuzungspunkte aufweisen als bei gleichsinniger Ausführung. Die Herstellung solcher Seile erfordert je Drahtlage einen gesonderten Arbeitsgang.

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SEILBAHNBAU

- Parallelschlag (Parallelverseilung) Alle Drähte in der Litze haben die gleiche Schlaglänge, daher jedoch in den einzelnen Drahtlagen verschiedene Schlagwinkel. Die Litzen oder Seile können in einem Arbeitsgang verseilt werden. Die Drähte weisen untereinander Linienberührung, daher weniger Druckstellen etc. auf, was günstiger gegenüber Dauerbeanspruchung ist.

Parallelschlag

Normalschlag Drahtachsen

Drahtachsen

Mantelerzeugende Berührungspunkte

Berührungslinien

Abb.: Schlagweise

Normalschlag gleiche Schlagwinkel

l2

Parallelschlag gleiche Schlaglänge

l1 = l2

α2

l1

α1

α1=α2

d1π

d2π

d1 : Durchmesser der inneren Drahtlage α1 : Steigungswinkel der inneren Drähte l1 : Schlaglänge der inneren Drähte

d1π

d2π

d2 : Durchmesser der äußeren Drahtlage α2 : Steigungswinkel der äußeren Drähte l2 : Schlaglänge der äußeren Drähte

Abb.: Unterschied zwischen Normalschlag und Parallelschlag

SEILBAHNBAU

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Seilnormbezeichnung sie dient dazu, ein Seil im technischen Schriftverkehr in Kurzform zu beschreiben. Die Grundlagen sind in der ÖNORM EN 12385-2 zusammengefasst. Dabei wird die zur Beschreibung eines Seiles erforderliche Mindestmenge an Informationen angegeben. Die Seilnormbezeichnung muss folgende Angaben enthalten: Maße, Seilkonstruktion, Konstruktion der Einlage, Seilfestigkeitsklasse, Oberflächenausführung der Drähte, Schlagart und Schlagrichtung. Beispiel:

32 6  36WS  SFC 1960 A zZ bedeutet: Seil mit 32 mm Nenndurchmesser, 6 Litzen aus je 36 Drähten in Machart Warrington-Seale mit synthetischer Fasereinlage, Seilfestigkeitsklasse 1960 N/mm², Oberfläche mit Zinküberzug der Klasse A, Gleichschlag rechtsgängig. erläuternde Bemerkung Beispiel nach ÖNORM M 9500 (überholt): Zugseil ÖNORM M 9534 - 32 E 1960 GR - BV - znk - SF - spa bedeutet: Zugseil nach ÖNORM M 9534 mit 32 mm Nenndurchmesser in Sondermachart E (Warrington-Seale), Nennfestigkeit 1960 N/mm², Ausführung in Gleichschlag rechtsgängig, Drähte für besondere Verwendungszwecke in verzinkt gezogener Oberflächenqualität, mit synthetischer Fasereinlage, in drall- und spannungsarmer Ausführung.

3.6

ERLÄUTERUNG ZU SCHLAGLÄNGE UND SCHLAGWINKEL

Die ideale Schlaglänge bzw. der Schlagwinkel der Drähte in der Litze oder im Seil bzw. der Litzen im Seil lassen sich auf Grund geometrischer Zusammenhänge berechnen. Die Bedingungen werden vorgegeben: z.B. Anzahl der Drähte in den einzelnen Drahtlagen und Anzahl der Drahtlagen in der Litze, Draht- bzw. Litzendurchmesser, Abstand der Drähte in der Litze je Lage vom Seilmittelpunkt bzw. der Litzen im Seil etc. Bei Seilen oder Litzen, die aus Drähten mit gleichem Nenndurchmesser hergestellt werden und sich die Drähte in den einzelnen Lagen berühren, ergibt sich bei ∞ vielen Lagen ein Schlagwinkel von ω = 17,27° Der Schlagwinkel liegt daher in Bereich zwischen 15,0° und 17,3°. Der tatsächliche Schlagwinkel wird auf Grund der Ungenauigkeiten beim Ziehvorgang etwas kleiner gewählt. Wird die Schlaglänge als Vielfaches des Seildurchmessers oder Litzendurchmessers angegeben, kann daher für alle Seile oder Litzen angenommen werden: Schlaglänge = 7-facher Seildurchmesser bei Kreuzschlagseilen Schlaglänge = 8-facher Seildurchmesser bei Gleichschlagseilen

SEILBAHNBAU

18

Die Größe des Schlagwinkels (Flechtwinkel) beeinflusst die Seilsteifigkeit und den E-Modul ESeil des Seiles. Die Steifigkeit nimmt mit zunehmendem Schlagwinkel (bei kleinerer Schlaglänge) ab. Biegsame Seile erhält man daher durch Vergrößern des Schlagwinkels bzw. durch Verkürzen der Schlaglänge. Da sich bei Gleichschlagseilen der Schlagwinkel der Drähte in der Litze und der Schlagwinkel der Litzen im Seil summieren, ist verständlich, dass Gleichschlagseile biegsamer sind als Kreuzschlagseile. Hingegen liegen die Außendrähte der Litzen über eine größere Länge an der Außenseite des Seiles. Ein Drahtbruch wird durch optische Kontrollen leichter erkennbar, jedoch trägt der Draht erst nach einer größeren Länge wieder in voller Größe. Die Seiloberfläche ist glatter als bei Kreuzschlagseilen. Bei Kreuzschlagseilen verschwinden die Außendrähte im Vergleich zu Gleichschlagseilen etwa nach der halben Länge wieder im Seilverband. Das bedeutet, dass Kreuzschlagseile einen besseren Seilverband haben, und die Außendrähte über eine kürzere Länge an der Außenseite des Seiles liegen. Drahtbrüche von Außendrähten sind nicht so leicht durch Augenschein erkennbar, dafür trägt der Draht bereits nach kurzer Länge wieder in voller Größe. Wird bei einem Seil nachträglich die Schlaglänge geändert, wird dadurch der Seilverband (die richtige Anordnung der Drähte im Seil) wesentlich gestört, was zu einem ungleichmäßigen Tragen der einzelnen Drähte und damit zu Drahtbrüchen führen kann. Für den Betrieb ist es daher wichtig, dass Einflüsse, die zu einer Veränderung der Schlaglänge im Seil führen können (z.B. Verdrehen des Seiles infolge von Fehlern beim Auflegen der Seile, schlecht fluchtende Rollenbatterien, schlechter Einlauf des Seiles in Seilscheiben), durch entsprechende Maßnahmen verhindert werden.

3.7

BERECHNUNGSGRÖßEN

Nennzugfestigkeit des Drahtwerkstoffes R Die Nennfestigkeit R ist die der Berechnung der rechnerischen Mindestbruchkraft oder der rechnerischen Bruchkraft des Seiles zugrundegelegte Zugfestigkeit des Drahtes von 1200 N/mm² bis 2200 N/mm². erläuternde Bemerkung Seilfestigkeitsklasse Rr Anforderungsniveau der Seilfestigkeit (Bruchkraft), die durch eine Zahl bezeichnet wird (z.B. 1770, 1960) Dies bedeutet nicht notwendigerweise, dass die tatsächlichen Nennfestigkeiten der Drähte im Seil dieser Seilfestigkeitsklasse entsprechen. Die ÖNORM EN 12385-8 legt die Festigkeitsstufen für Seilbahnseile mit 1570, 1770 und 1960 N/mm² fest. Andere Nennfestigkeiten sind ausführbar, es handelt sich jedoch dann um eine Abweichung von der Norm. Gemäß der ehemals anzuwendenden ÖNORM M 9500 waren folgende Festigkeitsstufen genormt: 1370, 1570, 1770, 1960 und 2160 N/mm².

Füllfaktor f Der Quotient metallischer Seilnennquerschnitt und Fläche des umschriebenen Kreises wird als Füllfaktor f bezeichnet und für die Berechnung der Mindestbruchkraft herangezogen.

f 

A Au

Spiralseile: f  0,75

A : metallischer Querschnitt Au : umschriebene Kreisfläche

Rundlitzenseile: f  0,46

19

SEILBAHNBAU Faktor für den metallischen Nennquerschnitt C

vom Füllfaktor abgeleiteter Faktor, der bei der Berechnung zur Bestimmung des metallischen Nennquerschnitts eines Seils verwendet wird

f  A    4 Au 4

C

metallischer Nennquerschnitt A Produkt aus dem Faktor für den metallischen Nennquerschnitt (C) und dem Quadrat des Seilnenndurchmessers

A  C d2 

f  2 d 2  A d 2  d  f    4 4 Au 4

Rechnerischer metallischer Querschnitt Ac Summe der Nennquerschnitte der tragenden Drähte in einem Seil im unverseilten Zustand (loses Drahtbündel). Die Drahtquerschnitte sind daher Kreise entgegen der tatsächlichen Ellipsenform. Diese Vereinfachung ist bei kompaktierten Litzen nicht möglich. Der Nennquerschnitt weicht vom tatsächlichen Istquerschnitt ab. n

 i2  

i 1

4

Ac  

δ ... Drahtdurchmesser

i … Anzahl der Drähte

erläuternde Bemerkung Verseilverlustfaktor k Der Verseilverlustfaktor wird als Quotient der rechnerischen Bruchkraft aus Nennquerschnitt (Fe.c.min) zur rechnerischen Mindestbruchkraft (Fc.min) des Seiles oder als Quotient der rechnerischen Bruchkraft (Fe.min) zum festgelegten Wert der Mindestbruchkraft (Fmin) des Seiles, definiert. Die Größe wird vom Seilhersteller angegeben. Mindestbruchkraftfaktor K Der Mindestbruchkraftfaktor zur Bestimmung der Mindestbruchkraft wird empirisch ermittelt. Für gebräuchliche Seile (Normseile) ist der Faktor in den Normen angegeben.

K 

  f k 4

Bruchkraft F Die Bruchkraft des Seiles stellt die wichtigste Größe für die Berechnung und Auswahl der Seile dar. erläuternde Bemerkung Auf Grund der verschiedenen Definitionen der Bruchkräfte des Seiles muss bei der Wahl von Sicherheitsfaktoren auch die Bezugsgröße (Bruchkraft) berücksichtigt und angegeben bzw. definiert werden. Zugsicherheitsbeiwerte, die in verschiedenen Normen oder Vorschriften angegeben werden, sind daher nicht ohne weiteres vergleichbar.

Mindestbruchkraft Fmin festgelegter Wert in kN, der von der in einer vorgeschriebenen Bruchkraftprüfung gemessenen Bruchkraft (Fm) nicht unterschritten werden darf und üblicherweise als Produkt aus dem Quadrat des Nenndurchmessers (d), der Seilfestigkeitsklasse (Rr) und dem Bruchkraftfaktor (K) berechnet wird.

SEILBAHNBAU

20

rechnerische Mindestbruchkraft Fc.min Wert der Mindestbruchkraft, errechnet auf der Grundlage von Drahtnenndurchmesser, Nennzugfestigkeit des Drahtes und des Verseilverlustfaktors entsprechend den Angaben des Herstellers. erläuternde Bemerkung Auf Grund des in Europa versuchten Übereinkommens zur Vereinheitlichung der Bemessung von Seilbahnen (harmonisierte Norm) wurden viele Begriffe für die wichtigste Größe für die Berechnung und die Auswahl der Seile eingeführt. Dies trägt aber wesentlich zur Verwirrung bei. Beispiele nachfolgend wirkliche Bruchkraft Fm die nach einem vorgeschriebenen Verfahren (Strangbruchversuch) ermittelte Bruchkraft. rechnerische Bruchkraft Fe.min festgelegter Wert in kN, der durch die in einer Prüfung erhaltene ermittelte Bruchkraft nicht unterschritten werden darf. Der Sollwert in kN wird üblicherweise nach nachstehender Formel errechnet: 2 d  Rr  C Fe. min  1000 d ... Seilnenndurchmesser Rr ... Festigkeitsklasse (Nennfestigkeit) C ... Faktor für den metallischen Nennquerschnitt

rechnerische Bruchkraft aus Nennquerschnitt F e.c.min Wert der rechnerischen Bruchkraft der aus der Summe der Produkte aus den Querschnitten (basierend auf dem Drahtnenndurchmesser) und der Nennzugfestigkeit jedes Drahtes aus dem Seil, entsprechend den Angaben des Herstellers, berechnet wird. reduzierte rechnerische Bruchkraft aus Nennquerschnitt F e.red.min festgelegter Wert, den die ermittelte reduzierte Bruchkraft aus Nennquerschnitt nicht unterschreiten darf und der aus der Summe der Produkte aus den Querschnitten (basierend auf dem Drahtnenndurchmesser) und der Nennzugfestigkeit jedes als lasttragend vereinbarten Drahtes des Seiles berechnet wird. ermittelte Bruchkraft Fe.m Summe der gemessenen Bruchkräfte aller Einzeldrähte aus dem Seil. ermittelte reduzierte Bruchkraft F e.red.m Summe der gemessenen Bruchkräfte der als lasttragend vereinbarten Drähte aus dem Seil. rechnerische wirkliche Bruchkraft F m.c Produkt aus der Summe der wirklichen Bruchkräfte der aus dem Seil entnommenen Einzeldrähte und dem aus den Ergebnissen der Typprüfung abgeleiteten anteiligen Verseilverlustfaktor. rechnerisch ermittelte Bruchkraft F e.m.c der Wert, der durch Dividieren der wirklichen Bruchkraft (Fm) des Seiles durch den aus den Ergebnissen der Typprüfung abgeleiteten anteiligen Verseilverlustfaktor errechnet wird.

längenbezogene Masse (Metergewicht) gS Ist eine Rechengröße, die außer dem Gewichtsanteil der Seildrähte auch die Gewichtsanteile der Einlage und des Schmierstoffes berücksichtigt. Sie ist eine für die Berechnung der Seillinie wichtige Größe, z.B. für die Ermittlung der Höhenspannkraft. Seil(nenn)durchmesser d Durchmesser des dem Seilquerschnitt umschriebenen Kreises. Der Seilnenndurchmesser dient bei vielen Bemessungsregeln (z.B. für die Länge des Seilspleißes, für die Wahl des Seilscheibendurchmessers) als Bezugsgröße.

SEILBAHNBAU 3.8

21

SEILLÄNGUNG

Unter Seillängung wird die bleibende Dehnung bezeichnet. Sie entsteht primär durch das Setzen der Litzen in der Seileinlage infolge des zur Seilachse auf die weiche Einlage einwirkenden Schnürdruckes. Sekundär entsteht Längung durch das Setzen der Drähte in den Litzen. Zur Verminderung der primären Seillängung werden neuerdings die Einlagen bei Zugseilen durch eine Vollverfüllung mit Kunststoff hergestellt. Zur Verminderung der bleibenden Dehnung werden Seile auch vor ihrer Verwendung vorgereckt.

3.9

QUERSCHNITTSVERMINDERUNG

Durch den Schnürdruck der einzelnen Litzen auf die weiche Einlage erfolgt vor Allem durch die Lageänderung der Litzen im Seilverband eine Verminderung des Seilquerschnittes.

3.10 SEILDRALL Jeder Seildraht im Seil hat bei Aufbringung einer Zugkraft das Bestreben aus seiner gekrümmten (geschlagenen) Form eine gerade Form anzunehmen. Die Seile sind daher an den Seilenden gegen das Aufdrehen zu sichern. Bei Seilen, wo die Schlagrichtung der Drähte und der Litzen gleichartig ausgebildet ist (Gleichschlag), ist der Seildrall wesentlich größer als bei einem Seil, wo die Schlagrichtung der Drähte und der Litzen unterschiedlich sind (Kreuzschlag). erläuternde Bemerkung Der Seildrall wird später noch behandelt.

3.11 KONTROLLEN DES SEILES Seile sind einer Dauerbeanspruchung mit unterschiedlichen Belastungsgrenzen ausgesetzt. Im Normalfall unterliegen Seildrähte einer Schwellbeanspruchung (ausschließlich Zugspannung) und keiner Schwingbeanspruchung (Zug- und Druckspannung). Die Zugspannung überwiegt gegenüber der Biegerandspannung im Seildraht. Aufgrund der Dauerbeanspruchung werden Seile in periodischen Abständen Kontrollen unterzogen. Augenscheinliche Kontrolle (visuelle Kontrolle): Bei einem Zug- oder Förderseil wird bei geringer Seilgeschwindigkeit (ca. 0,3 m/s) das Seil in einer Station visuell am gesamten Umfang kontrolliert. Bei einem Tragseil wird die Kontrolle vom Fahrzeug aus durchgeführt. Erkennbar sind äußere Schäden wie Drahtbrüche und Blitzschlagschäden.

SEILBAHNBAU

22

Kontrolle des Seildurchmessers: die Durchmesserkontrolle ergänzt die visuelle Kontrolle und gibt Anhaltspunkte für Verschleiß im Seilinneren, für Versagen der Einlage etc. Magnetinduktive Prüfung: Die magnetische Querschnittsmessung erlaubt als zerstörungsfreies Prüfverfahren die Abschätzung der Restbruchkraft von Drahtseilen, die durch Korrosion, Verschleiß oder Drahtbrüche geschwächt sind. Die Messung des Seilquerschnittes ist rückführbar auf eine induktive Messung des magnetischen Seilflusses. Diese Prüfmethode beruht auf dem physikalischen Prinzip, dass das Seil als ferromagnetischer Werkstoff auf eine kurze Länge (etwa 30 cm) bis zur magnetischen Sättigung magnetisiert wird. Dies kann durch Elektromagnete oder durch Dauermagnete erfolgen. Das dabei um das Seil entstehende Magnetfeld wird durch Inhomogenitäten im Werkstoff, im metallischen Querschnitt oder im Aufbau des Seiles gestört. Es entsteht ein magnetisches Streufeld. Wird eine Messspule über das magnetisierte Seil bewegt, wird durch die Radialkomponente des Streufeldes in der Spule eine Spannung induziert. Diese Spannung wird verstärkt, aufgezeichnet und ausgewertet. Je nach Schadensart ergibt sich ein charakteristischer Verlauf der Spannung bzw. des Registrierschriebes. Drahtbrüche verursachen charakteristische Inhomogenitäten im Streufeld und sind in der Messsignalaufzeichnung erkennbar. Sie können erkannt werden, wenn die Drahtbruchenden eine entsprechende Klaffweite aufweisen. Auf Grund des Seilaufbaues weist jeder Messschrieb einen "Grundpegel" von Ausschlägen auf, der von der Seilmachart, der Geräteauswahl und Geräteeinstellung, der Prüfgeschwindigkeit, der Verstärkung des Messsignales etc. abhängt.

Abb.: Aufbau eines Messgerätes für die magnetinduktive Seilkontrolle

Abb.: Messung am Seil

SEILBAHNBAU

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erläuternde Bemerkung Die Anforderungen an diese Prüfmethode im Hinblick auf die Anwendung bei Personenseilbahnen sind in der Norm ÖNORM EN 12927-8 angeführt.

Die Auswertung und Beurteilung des Messschriebes erfordert große Erfahrung und gute Kenntnisse des Prüfverfahrens, der Geräteeinstellung und der Aufzeichnungsverfahren, aber auch hinsichtlich der Seilherstellung, der Seilbeanspruchung und der Seileigenschaften. Die Aufzeichnung des Messergebnisses erfolgt verhältnismäßig einfach und ohne größeren Zeitaufwand; die Prüfgeschwindigkeit liegt meist zwischen 3 m/s und 5 m/s. Die Auswertung benötigt jedoch einen großen Zeitaufwand. Daher versuchen alle Prüfer, diesen Aufwand zu automatisieren. In jüngster Zeit werden hierzu EDV-Programme erstellt, die in der Lage sind, die Kurven des Messschriebes zu analysieren und mit charakteristischen Kurvenformen zu vergleichen. Die EDV-Auswertung ergibt dann eine Tabelle mit der Lage und Anzahl der Drahtbrüche (oder sonstigen Schäden). erläuternde Bemerkung Derartige Methoden sind beispielsweise in zwei Artikeln im Heft 5/95 der ISR beschrieben.

Untersuchungsfristen: Seile haben eine begrenzte Lebensdauer. Durch regelmäßig durchgeführte zerstörungsfreie Kontrollen sollen die Grenzen der Verwendbarkeit rechtzeitig erkannt werden, ehe die Betriebssicherheit der Seile gefährlich eingeschränkt ist. Die Ablegereife (Eintritt einer unzulässigen Schwächung der Seiltragkraft) muss rechtzeitig erkannt werden können. Die Untersuchungsfristen müssen daher so gewählt werden, dass die zu erwartende Schädigung (der Schadensfortschritt) bis zur nächsten Untersuchung noch in zulässigem Rahmen bleibt. Art und Umfang der erforderlichen Untersuchungen werden in den meisten Ländern durch behördliche Vorschriften, teils auch in Normen (z.B. ÖNORM EN 12927-7) festgelegt. Augenscheinliche (visuelle) Kontrollen sind monatlich vorzunehmen. Die Fristen für magnetinduktive Untersuchungen schwanken zwischen 4 Jahren (für neue Förderseile) und 6 Jahren (für neue Trag- und Zugseile). Diese Fristen verkürzen sich jedoch mit zunehmender Verwendungsdauer eines Seiles und werden auf Grund des Gesamtzustandes des Seiles und des zu erwartenden Schadensfortschrittes vom Prüfer festgelegt. Sie sind so zu wählen, dass bis zur nächsten Untersuchung keine unzulässige Schadensentwicklung mit Eintritt eines betriebsgefährlichen Zustandes zu erwarten ist. Um eine Grundlage für die spätere Auswertung der Messschriebe zu erhalten, ist eine Grunduntersuchung innerhalb von 18 Monaten nach Auflage des Seiles durchzuführen (Grunddiagramm).

3.12 SEILSCHÄDEN Seilschäden treten als Drahtbrüche, Korrosionsnarben, Abnahme des metallischen Querschnittes durch Verschleiß, Druckkerben, lockere Drähten, korkenzieherartige Verformungen und Korbbildungen auf. Korrosionsnarben und Druckkerben führen zu Dauerbrüchen von Drähten. Lockerdrähte sind nicht mittragend und daher wie ein gebrochener Draht zu werten.

SEILBAHNBAU

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erläuternde Bemerkung Lockerdrähte können durch leichtes Klopfen mit einem kleinen Hammer auf die Seildrähte festgestellt werden. Lockere Drähte sind nicht so hell klingend wie ein gespannter Draht (gespannte Saite). „Korkenzieher“ entstehen durch ungleichmäßige Vorspannung einer Litze beim Verseilen. Korbbildungen entstehen bei ungenügender Seilspannkraft (Schlaufenbildung) z.B. bei Spleißen, wenn das Seil nicht abgespannt wird.

Drahtbrüche sind, wenn es keine außenliegende Drahtbrüche sind, im Seil zu belassen. Bei außenliegenden Drähten sind diese durch Hin- und Herbiegen an den in den Seilverband verschwindenden Drahtenden abzubrechen. Bei verschlossenen Seilen kann ein außenliegender Drahtbruch des Formdrahtes durch Verlöten der Bruchstelle saniert werden. Der gebrochene Draht trägt üblicherweise nach 2 - 3 Schlaglängen wieder in voller Höhe mit. erläuternde Bemerkung Die Ursachen von Seilschäden können sehr unterschiedlich sein: - Unregelmäßigkeiten an den Drähten Durch Unregelmäßigkeiten oder Fehler an den Drähten können bereits beim Verseilvorgang oder später im Betrieb Drahtbrüche auftreten. Ein Fehler im Drahtquerschnitt (z.B. unzulässige Durchmesser-Abweichung, Unrundheit) kann zu Druckkerben und Reibung zwischen den Drähten führen und so zu einem Drahtbruch führen. - mangelhafter Schmierzustand Durch zu geringe oder keine Schmierung können sowohl Korrosionsschäden als auch Verschleiß (zu hohe innere Reibung zwischen den Drähten und Drahtlagen) mit daraus folgenden Dauerbrüchen der Drähte entstehen. - thermische Wirkungen Thermische Wirkungen treten z.B. bei Blitzschlag, bei Brand im unmittelbaren Seilbereich oder bei Schweißarbeiten in der Nähe des Seiles auf. Sie führen zu Änderungen im metallurgischen Gefüge der Drähte, insbesondere werden dadurch Aufhärtungen an der Drahtoberfläche (Martensitbildung) verursacht. Bereits eine Erwärmung von 300° C führen zu einem starken Abfall der Festigkeit. Versprödung oder Anrisse führen zu Dauerbrüchen. Aufhärtungen können auch durch Rutschen von Klemmen oder Klemmapparaten am Seil entstehen (Reibmartensit). Aufhärtungen an der Seiloberfläche können durch vorsichtiges Abschleifen der Martensitschicht beseitigt werden. Drahtbrüche können durch Einlegen von Drähten/Litzen entfernt werden. - chemische Wirkungen Diese können zur Beschleunigung von Korrosion der Drähte und zur Verrottung der Einlage führen. Die Drähte können durch Verzinkung und Schmierung gegen Korrosion geschützt werden. Bei den Seileinlagen werden Kunststoffe (synthetische Fasern) anstatt Hanf verwendet. - mechanische Wirkungen Dauernde mechanische Einwirkungen treten bei betrieblichen Beanspruchungen (Scheibenumlauf, Klemmstellen, Aufliegen auf Unterstützungen oder Umlenkungen, Lauf über Stahlrollen etc.) auf und führen zu Dauerbrüchen von Drähten. Mechanische Einwirkungen als Folge des Seilaufbaues (Drahtkreuzungen, Litzenberührung) führen meist zu erhöhtem Verschleiß an der Drahtoberfläche, zu Kerben und Druckstellen und in Folge zu Dauerbrüchen von Drähten. Weitere mechanische Einwirkung treten als Folge von Unregelmäßigkeiten im Betrieb, z.B. Seilentgleisungen, Rutschen von Klemmen auf, Baumwurf auf das Seil und führen zu Veränderungen oder Lockerungen des Seilgefüges, Kerben an den Drähten und zu Drahtbrüchen (Gewaltbrüche). In diese Gruppe von Schadensursachen sind auch Schäden infolge unzureichender Tragwirkung der Einlage zu zählen (Litzenberührung infolge Gewölbewirkung), wodurch die Mehrzahl der Förderseile vorzeitig abzulegen sind.

3.13 WARTUNG DER SEILE Seilschmierung Ziel der Seilschmierung ist der Schutz gegen Korrosion und Reduzierung der inneren Reibung im Seil (Reibung zwischen den Drähten bei Scheibenumlauf oder Rollenüberfahrt). Es ist jedoch bei der Wahl des Schmiermittels zu beachten, dass aus dem Seil austretendes Schmiermittel nicht den Reibungskoeffizienten zwischen Seil und Antriebsscheibe unzulässig vermindert oder den Futterwerkstoff von Seilrollen zerstört. Die Wartung der Seile einer Seilbahn erstreckt sich vor allem

25

SEILBAHNBAU

darauf, den ausreichenden Schmierzustand des Seiles zu erhalten. Bei Rundlitzenseilen soll zwischen den Litzen ein „Fugenverschluss“ durch das Schmiermittel entstehen, wodurch das Eindringen von Feuchtigkeit in das Seilinnere verhindert wird. Im Laufe der Lebensdauer des Seiles wird dieser Fugenverschluss spröd und bröckelt aus. Die Wartung muss daher auch darauf abzielen, diesen Fugenverschluss entsprechend geschmeidig zu erhalten. Die chemische Industrie bietet verschiedene Nachschmiermittel an. Dabei ist jedoch zu beachten, dass das Nachschmiermittel mit der Grundschmierung des Seiles chemisch verträglich ist.

Biegewechselzahl in % 200 gefettet und nachgefettet 150 gefettet 100

50

entfettet

0 100

200

300

400

500

Zugspannung N/mm²

Abb.: Einfluss der Seilschmierung auf die Lebensdauer der Drähte

Schmierung der Tragseilschuhe Das Tragseil wird auf den Stützen in Tragseilschuhen geführt. Durch den Betrieb der Seilbahn und durch Temperaturänderungen wird das Tragseil auf den Stützen in Längsrichtung bewegt. Diese Längsbewegung kann in Abhängigkeit von den an die Stütze angrenzenden Seilfeldlängen mehrere Dezimeter bis Meter betragen. Die Einlage (Futter) der Tragseilschuhe sind daher aus einem weichen Metall (Bronze) gefertigt und müssen regelmäßig geschmiert werden.

Nachlassen von Tragseilen Das regelmäßige Nachlassen der Tragseile (alle 4 bis 12 Jahre) soll jene Seilstellen, die im Betrieb auf den Stützen aufliegen und damit einer höheren Belastung ausgesetzt sind, in das freie Seilfeld verlegt werden.

Versetzen der Klemmen Bei Sesselbahnen mit fixen Klemmen und bei Schleppliften werden die Klemmen regelmäßig am Seil versetzt, da dadurch die hohe Beanspruchung des Seiles an der Klemmstelle zeitlich begrenzt wird. Insbesonders bewirkt der Scheibenumlauf des Seiles mit nicht vom Förderseil lösbaren Klemmen eine hohe Biegebeanspruchung der Seildrähte, da die Klemme örtlich das Seil von der Scheibeneinlage abhebt. Daher sind die Versetzintervalle von der Anzahl der Scheibenumläufe abhängig. Das größtzulässige Versetzintervall beträgt 250 Betriebsstunden.

26

SEILBAHNBAU

4 SEILVERBINDUNGEN Die Art der Seilverbindung ist vom Einsatzzweck des Seiles abhängig. Soll eine biegsame Seilverbindung hergestellt werden, die ein Laufen des Seiles um die Antriebs- oder Gegenscheiben und über Seilrollen ermöglicht, wird der Seilspleiß gewählt. Die auf Stützen aufliegenden unverrückbaren Tragseile werden mit Muffen verbunden. Entweder als Verbindungsmuffe zweier Seile (z.B. Verbindung des Tragseiles mit dem Spannseil) oder als Seilendverbindung des Tragseiles. Die Wagen von Standseilbahnen oder Kabinen von Pendelbahnen können mit Seilmuffen an das Zugseil verbunden werden (kein Scheibenumlauf). Die Seilklemmen ermöglichen ebenfalls die Verbindung zweier Seilstücke oder der Verankerung von Seilenden ruhender Seile.

4.1

SEILSPLEISS

Hinsichtlich der ausgeführten Länge eines Seilspleißes wird unter Kurz- und Langspleiß unterschieden. Im Seilbahnbau wird bei der Verbindung von Zug- oder Förderseilen ausschließlich der Langspleiß verwendet. Der Langspleiß als Seillängsverbindung dient zur Herstellung einer geschlossenen Zug- oder Förderseilschleife. Der Kurzspleiß ist ausschließlich für untergeordnete Zwecke, z.B. als Montagehilfsmittel zulässig. Nach den österreichischen Seilbahnvorschriften beträgt die Mindestlänge des Langspleißes 1300.d (1300facher Seildurchmesser); europaweit wird dies mit 1200.d zugelassen. Einsteckenden

L/12

L/6

L/6

L/12

L/2

Spleißlänge L ≈ 1300.d Abb.: Langspleißschema

Um einen Spleiß herzustellen müssen die beiden zu verbindenden Seilenden eine gleiche Litzenanzahl, weiche (nicht tragende) Einlagen (Seelen), einen etwa gleichen Seil- und Litzendurchmesser sowie gleiche Schlaglänge aufweisen. Spleiße sind biegsame Verbindungen, bei denen jeweils ein Litzenende (Einsteckende) in das Seilinnere geführt wird und die Einlage in diesem Bereich herausgeschnitten wird. Die Einsteckenden werden umwickelt, damit einerseits eine Schonung der umgebenden Litzen erfolgt und um andererseits die Abstützwirkung der umgebenden Litzen an der Seele aufrecht bleibt. Wenn dies nicht oder nur unzureichend erfolgt, kann der Spleiß „einfallen“. Die Einführung der Litze in die Seilmitte anstatt der Seilseele erfolgt an den Spleißknoten.

SEILBAHNBAU

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Im Seilspleiß muss die volle Seilspannkraft wie im ungestörten Seil übertragen werden können. Die Übertragung der Spannkraft erfolgt durch Reibung zwischen den Außenlitzen und der als Einlage in die Seilmitte eingelegten Litze (Einsteckende). Der Spleiß muss unter Zug stehen, damit die Verbindung hält. Aus diesem Grund ist die größte zulässige Zugsicherheit im Seil nach oben begrenzt (nz max < 20). Das Einsteckende muss eine Mindestlänge aufweisen, um die Reibkraft übertragen zu können. Spleißknoten

d

Einsteckende ≈ L/12 ≈ 108.d Abb.: Spleißknoten mit eingeführtem Einsteckende

Aus theoretischen Überlegungen (z.B. Czitary: „Seilschwebebahnen“) und auf Grund von empirischen durchgeführten Versuchen gelangt man bei einem Seil mit sechs Litzen (übliche Bauart für ein Zug- oder Förderseil) zur Mindestspleißlänge vom 120-fachen der Schlaglänge (etwa das 1000-fache des Seilnenndurchmessers).

LSpleiß_ min  120  lSeilschlaglänge  1000  d

erläuternde Bemerkung

Arbeitsschritte beim Spleißen Auflegen der beiden Seilenden

Seil auf die richtige Länge kappen

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SEILBAHNBAU

abgeschnittenes Seilende

Entfernen der Seele (weiche Einlage)

Ineinander legen der Litzen in die richtige Lage

Lage der Litzen vor dem Verbund

Lösen der Litzen an den Seilenden

Kürzen der sechs Litzen auf die richtige Länge

Flechten mit der Hand

Litzen einrichten

29

SEILBAHNBAU

Markieren des Spleißknotens

Spleißknoten vor dem Einstecken

Einstecken der Litzenenden in das Seil mit der Spleißahle

fertiger Spleißknoten

30

SEILBAHNBAU 4.2

SEILMUFFEN

Seilmuffen können als Vergussverbindung mittels Vergusskegel oder als Klemmverbindung mittels Klemmenhülsen hergestellt werden. Die Verbindung wird sowohl bei Tragseilen als auch bei Zugseilen eingesetzt. Bei Personenseilbahnen dürfen Tragseilmuffen nicht befahren werden. Das bedeutet, dass bei einem irreparablen Tragseilschaden das Seil vollständig erneuert werden muss. Seilmuffen können als Kupplungsmuffen (Verbindung zweier Seile) oder als Endmuffen (Verbindung des Seiles mit einem anderen Konstruktionsteil, z.B. mit dem Gehänge oder Laufwerk einer Pendelbahn oder mit dem Spanngewicht des Tragseiles oder mit der Tragkonstruktion) ausgeführt sein. In Folge von Seilschwingungen treten im Betrieb in der Nähe der Muffen in den Drähten Wechselspannungen auf. Besonders beim Austrittsquerschnitt des Kegels entstehen Drahtbrüche. Die Kegel sind daher regelmäßig ca. alle 4 bis 6 Jahre zu erneuern. Eine weitere Schutzmaßnahme sind vorgesetzte Hülsen, die Schwingungen weitgehend eliminieren.

Abb. a)

Abb. b)

Abb. c)

Abb. a): Kupplungsmuffe zwischen einem verschlossenen Tragseil und einem Spannseil Abb. b): Endmuffe als Verbindung eines verschlossenen Tragseiles mit der Tragkonstruktion Abb. c): Muffen als Verbindung eines Zugseiles mit dem Gehänge eines Seilbahnwagens

SEILBAHNBAU

31

4.2.1 Vergussverbindung

Abb.: Vergussmuffe 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Länge des Vergusskörpers einschließlich vorhandener zylindrischer Teile und einschließlich des Radius am Seileintritt schmales Ende des Vergusskörpers breites Ende des Vergusskörpers Öffnungswinkel des Vergusskörpers Hülsenbohrung (innerer Durchmesser der Seileintrittsöffnung) Bolzenachse Länge des sich verjüngenden Teils der Seilhülse Länge des zylindrischen Teils der Seilhülse einschließlich des Radius am Seileintritt aus dem Verguss herausstehende Drähte Länge des Drahtbesens Wurzel des Drahtbesens

Der Vergusskegel hat üblicherweise folgende kennzeichnende Abmessungen: Kegelneigung ca. 1 : 10, Nutzlänge ca. 5d (5-facher Seildurchmesser). Der Öffnungswinkel des Vergusskörpers darf nicht kleiner als 9,5° und nicht größer als 18° sein.

Herstellung des Vergusskegels Das Seil wird mit Draht abgebunden, damit ein Aufgehen des Seilverbundes verhindert wird. Nach dem Abbinden werden die Drähte des Seilendes zu einem Besen geöffnet, entweder an ihrem Ende um 180 ° gebogen oder auf ihre freie Länge wellenförmig verformt, und in einer kegelförmigen Seilhülse mit Weichmetall vergossen. Vor dem Vergießen sind die Drahtenden zu entfetten (organisches Lösungsmittel wie Tri- oder Perchloräthylen) und werden durch Tauchen in ein Zinnbad mit Oberflächenschutz versehen. Das Weichmetall (meist Legierung aus Blei und Zinn, Antimonblei) soll einen Schmelzpunkt von weniger als 500 °C haben (meist 300 bis 350 °C), damit keine negative Gütebeeinflussung auf den Seildraht entstehen kann. Nach dem Erhärten des Weichmetalls wird die Vergusshülse zurückgeschlagen und der Kegel augenscheinlich kontrolliert. Beim Verguss kann der Zustand des Seiles nicht kontrolliert werden und die Gefahr einer Korrosion ist nur bei einwandfreier Herstellung des Vergusskopfes nicht gegeben.

32

SEILBAHNBAU

erläuternde Bemerkung

Tabelle ÖNORM EN 12927-4: Zusammensetzung des Vergussmaterials

Bemessung der Muffe Seilmuffen sind so zu dimensionieren, dass deren statische Bruchsicherheit nicht kleiner ist als die Zugsicherheit des Seiles. Bei einem Zerreißversuch versagt nie die Muffe, sondern immer das Seil.

V α p

S

p* ρ

p* D σt

D

σt

Abb.: Kräfte und Spannungen in der Seilmuffe unter der Seilspannkraft S

Die Bemessung der Kupplung erfolgt unter Berücksichtigung der 1. Längsspannungen 2. Tangentiale Zugspannungen (führen zum Reißen in der Erzeugenden) 3. Flächendruck von innen nach außen Diese Beanspruchungen führen zu einem dreidimensionalen Spannungszustand in der Muffe.

S A

Längszugspannung :

z 

Radiale Druckspannung:

d  p*

mittlere tangentiale Zugspannung  t (nach der Ringzugformel): S ....... A ....... tan α .. ρ .......

Seilspannkraft Querschnitt einer Muffenhälfte in der Längsrichtung Kegelneigung gegenüber der Längsrichtung Reibwert zwischen Vergusskegel und der Muffe (theor. 0,10)

t 

S   A  tan   

SEILBAHNBAU

S/Dπ p p*

tan    

33

S S → p*  D   p * D    tana   

Ringzugformel:

V  p * D → V 

t 

S   tan   

V S 3,55  S S    1,15 A   A  tan    A A

α+ρ

Bei einer Überfahrung der Seilmuffe (bei Seilbahnen mit Personenbeförderung nicht zulässig) sind zusätzlich noch Biegespannungen zu berücksichtigen. erläuternde Bemerkung 1974 wurden von ROSINAK an der TU Wien umfangreiche experimentelle Untersuchungen (Dehnungs- und Spannungsmessungen) und theoretische Untersuchungen (finite Element-Methode für den drehsymmetrischen Belastungsfall) durchgeführt. Das in der Literatur angeführte Rechenmodell (Ringzugformel) ist unzulässig, weil die Ringzugformel einen Zylinder und nicht eine konische Muffenhülse berücksichtigt. Insbesonders der Reibwert ρ beeinflusst die tatsächlichen Spannungsverhältnisse im Muffenkörper. Durch das nach dem Verguss notwendigen Zurückschlagen der Muffe unter Umständen mit Fettaufbringung auf dem Vergusskegel wird der Reibwert stark beeinflusst.

4.2.2 Klemmenhülse Die Vergussverbindung ist eine sehr verlässliche und bewährte Verbindung. Die Herstellung ist allerdings aufwendig und erfordert große Fachkenntnisse. OPLATKA hat an der ETH Zürich als Befestigungsvorrichtung für Litzenseile die Klemmenhülse entwickelt. Dabei wird der Vergusskegel durch einen starren Kegel ersetzt. Die Seilzugkraft wird durch Klemmen der einzelnen Litzen, also durch Reibschluss auf die Außenhülse, übertragen. Am Ende des Seiles wird der Seilverband geöffnet und die einzelnen Litzen so gerichtet, dass sie annähernd auf den Mantel eines Kegels zu liegen kommen. Der Innenkegel und die Außenhülse sind mit einem plastisch deformierenden Material (Aluminium oder Aluminiumlegierung AlMg) ausgekleidet. Die Kunststoffbuchse dient zur Vermeidung von Wechselbiegebeanspruchungen des Seildrahtes aus den Seilschwingungen. Die Länge des Innenkegels entspricht dem 7-fachen Seildurchmesser (selbsthemmend). Die Länge der Umlenkhülse beträgt mindestens den 2-fachen Seildurchmesser.

SEILBAHNBAU

34

Abb.: Klemmenhülse (ÖNORM EN 12927-4)

4.3

PLATTENKLEMME (Schraubklemme)

Abb.: Plattenklemmen

Plattenklemmen sind sehr häufig verwendete Verbindungen zur Übertragung der Seilspannkraft auf ein Tragwerk, z.B. bei Tragseilen zur Übernahme der Restspannkraft bei Trommelverankerungen. Seilklemmen können nicht befahren oder um Seilscheiben geführt werden. Die Plattenklemmen bestehen aus zwei mit Seilrillen versehenen Stahlplatten, die durch Schrauben miteinander zusammengepresst werden. Die Keilflächen, an denen sich die Berührungslinien des Seiles mit den Klemmplatten befinden, sind 45° geneigt. Da die Zugkraft in den Schrauben erhalten bleiben muss und eine zu große Pressung das Seil nachträglich schädigen könnte, wird bei Personenseilbahnen an den Klemmschrauben ein Kraftspeicher (meist Tellerfedern) vorgesehen. Damit kann eine geometrische Kontrolle (Federweg der Tellerfedern) als auch eine kraftgemäße Kontrolle (Anziehen der Schrauben mit dem Drehmomentenschlüssel → begrenzt die Schraubenkraft Z1) erfolgen. Die Schraubenanzahl und damit die Länge der Klemmplatten wird durch die zu übertragende Seilspannkraft und der Schraubenkraft bestimmt.

35

SEILBAHNBAU

Z1

Z1

Tellerfedern

D

D Abb.: Plattenklemme

D

D

Z1 Aus den Beziehungen

S  4  n  D

Z1 und

D  Z1  2

kann die erforderliche Anzahl der

Schraubenpaare n ermittelt werden, die bei einer aufgebrachten Schraubkraft Z1 für die Übernahme der Seilspannkraft durch die Seilklemme erforderlich ist.

n

S 4   Z1  2

Der zulässige Reibwert µ ist in Abhängigkeit vom Widerstand des Seiles gegenüber der Querkontraktion bzw. der Oberflächenbeschaffenheit des Seiles μ = 0,13 (bei verschlossenen Tragseilen) und μ = 0,16 (bei Zugseile) vor.

erläuternde Bemerkung Bei den neueren Ausführungen wird das Seil vollflächig umfasst. Die ÖNORM EN 12927-4:2004 legt die Berechnung der Rutschkraft zwischen dem Seil und der „Schraubklemme“ fest, wobei die Berührungsfläche S mit ermittelt wird.

L …. d ….  ….

Länge der Berührungsfläche zwischen dem Seil und der Seilrille Seildurchmesser Kontaktwinkel

S 

 360

 d L

SEILBAHNBAU

Der Klemmendruck p wird mit

p

2  CF

 360

36

ermittelt.

  d  L

CF …. Klemmkraft und die Summe der Einzelkraft jeder Schraube, multipliziert mit der Gesamtanzahl der Schrauben um 20% verringert. Die Rutschkraft SF wird berechnet mit SF  2CF  f dem Seil darstellt ohne deren Größe anzugeben.

wobei f der Reibungskoeffizient zwischen den Klemmbacken und

Abb.: Schraubklemme mit vollflächiger Umfassung des Seiles (vollverschlossenes Tragseil)

SEILBAHNBAU

4.4

37

TROMMELVERANKERUNG

Abb.: Trommelverankerung ohne (links) und mit Vorratsseil (rechts)

An der Trommel liegen die Spannseile auf, die mit Seilmuffen (Kupplungsmuffen) mit dem Tragseil verbunden sind (indirekte Abspannung) oder die Tragseile liegen direkt auf (direkt abgespannt). Die Trommel wird meist in Stahlbeton in stehender oder liegender Ausführung gefertigt. Die Futterung der Trommel besteht aus Holz. erläuternde Bemerkung nach den österreichischen Drahtseilbedingnissen ist Hirnholz aus gedämpfter Weißbuche, Esche oder Lärche zu verwenden. Eichenholz ist auf Grund der im Holz enthaltenen Säure ungeeignet.

Für den Reibwert ist die Annahme eines Mindestwertes ausreichend. Eine genaue Ermittlung ist im Einzelfall nicht möglich, da abhängig von der Seiloberfläche und durch das Eindrücken des Seiles in die Holzfutterung nicht nur eine ausschließliche Reibverbindung, sondern auch eine Verzahnung stattfindet. Die Annahme der Gültigkeit der Euler-Eytelwein'schen Formel mit gleich über die Kontaktfläche Seil-Holz angenommenen Reibwert μ (Gesetz nach Coulomb) wird als Rechenmodell verwendet, ist aber nur als Näherung anzusehen. Die Vereinfachungen sind: - μ ist über die Auflagefläche konstant

genau genommen: ist Coulomb nicht zulässig

-

Die Seilkrümmung ist konstant

ändert der Eindrückmodul die Krümmung

-

Ein starres Seil

ist es kein starres Seil

-

Eine starre Unterlage

ist die Futterung elastisch

38

SEILBAHNBAU

Auf Grund des Forschungsergebnisses von ENGEL kann für die Ermittlung der Restspannkraft im Seil nach den Umschlingungen ausreichend genau mit einem „theoretischen Reibwert“ μ’ gerechnet werden. Der theoretische Reibwert μ’ beträgt mindestens 0,10 und wird in dieser Größe als Berechnungsgrundlage herangezogen. Tatsächlich ist der „Reibwert“ insbesondere bei längerer Auflagedauer wesentlich höher. Der Umschlingungswinkel beträgt mindestens 1080° (drei volle Umschlingungen).

α .......... μ’.......... S1 ........ S2 .........

S1  S2  e  '

U  S1  S2

Umschlingungswinkel theoretischer Reibwert 0,10 einlangende Seilspannkraft Restspannkraft

U .......... Umfangskraft

erläuternde Bemerkung Ableitung der Euler-Eytelwein'schen Formel:

S

S+dS

φ

dφ/2

dN

S

dS

dφ dN

dT

dT

dφ/2

S

Mit der Näherung dT  dS ergibt das Kräftegleichgewicht an einem Seilelement, das mit der Seilkraft S(φ) belastet ist, die Radialkraft dN  2 S

d

 dS

d

2

 Sd

2

Um das Rutschen des Seiles zu verhindern muss für die Reibungskraft gelten dT  dN Somit wird dS  Sd und durch Umformen folgt

dS

 d

S Die Integration

 dS



  d führt zu    0 S  0

ln S    ln S  0   ,

ausgewertet für die am Ende der Aufliegelänge wirkenden Seilspannkräfte S 1 und S2 wird ln S1  ln S2   , gleichbedeutend mit

S ln 1   . S2

Somit ergibt sich die bekannte Euler-Eytelwein’sche Bedingung:

S1  S2e



Wenn die Restspannkraft S2 an der Abspanntrommel ermittelt wird, ist die Grenzbedingung S1  S2e



anzusetzen.

39

SEILBAHNBAU

Ø α Abspanntrommel

S2

Anschlagpunkt Halteklemme Sicherheitsklemme

S1 Abb.: Kraftansatz bei der Trommelverankerung

Die Restspannkraft S2 muss gesichert in die Tragkonstruktion übertragen werden. Dies geschieht mittels einer Halteklemme, der eine Sicherheitsklemme nachgeordnet ist. Beide sind als Plattenklemmen ausgeführt. Die Sicherheitsklemme wird mit einem festgelegten Spalt unmittelbar nach der tragenden Halteklemme angeordnet. Der Abstand zwischen der tragenden Halteklemme und der Sicherheitsklemme ist festgelegt (wenige Millimeter). Dieser Abstand wird mit einem "Spion" regelmäßig kontrolliert, ob das Seil in der Halteklemme gerutscht ist. Bei einem Rutschen trägt die Sicherheitsklemme mit.

Anschlag

Halteklemme

Sicherheitsklemme

Seiltrommel

Messspalt

Abb.: tragende Seilklemme und Sicherheitsklemme

Die Trommelverankerung ist eine „Fixabspannung“. Das heißt, dass Längsbewegungen des Tragseiles an diesen Abspannpunkten nicht möglich sind. erläuternde Bemerkung Bei direkter Abspannung des Tragseiles an einer Seiltrommel wird eine größere Seillänge des Tragseiles vorrätig aufgewickelt, da bei der Seilbestellung das regelmäßige Nachlassen des Tragseiles berücksichtigt werden muss.

SEILBAHNBAU

4.5

40

WEITERE SEILENDVERBINDUNGEN

Zu diesen zählen die Pressklemmenverbindungen, Endspleiße, Seilschloss, Seilklemme. Diese dienen in erster Linie nur bei untergeordneten Seilen und werden nur in einem geringen Umfang im Seilbahnbau verwendet. erläuternde Bemerkung 4.5.1 Pressklemmenverbindungen Zu den Seilendverbindungen mit Pressklemmen zählen die Aluminium-Pressverbindungen, die Flämischen Augen mit Stahl- oder Aluminiumpressklemmen und die Bolzenverpressungen. Die Pressklemmenverbindungen sind unlösbare Seilendverbindungen. Aluminium-Pressverbindungen Die Pressverbindungen können mit oder ohne Kausche hergestellt werden. Normen geben die Anforderungen an die Tragkraft und die Ausführung (ÖNORM EN 13411-3). Das zu verpressende Seil wird zur Schlaufe gebogen, dann die Aluminiumpressklemme aufgeschoben und verpresst.

Abb.: Pressverbindung ohne Kausche

Abb.: Pressverbindung mit Kausche

Flämische Auge Beim Flämischen Auge wird das Seilendstück in zwei Hälfte geteilt und aufgedreht. Mit den beiden Hälften wird eine Schlaufe gebildet und im Schlaufenbereich wieder zu einem Seil zusammengedreht. Das Tragvermögen sinkt auf etwa 60 % der Seilbruchkraft. Die Befestigung der losen Litzenenden erfolgt mit einer Verpressung durch Stahl- oder Aluminiumpressklemmen. Das Flämische Auge kann mit oder ohne Kausche hergestellt werden. Zur Herstellung des Flämischen Auges dürfen nur spannungsarme, einlagige Rundlitzenseile mit Stahleinlage verwendet werden.

SEILBAHNBAU

41

Abb.: Herstellung des flämischen Auges

Bolzenverpressung Die Bolzenverpressung ist eine sehr dünne Seilendverbindung. Sie wird nur selten im Seilbahnbau, viel öfter dagegen in der Luftfahrt, verwendet. Über das Seilendstück wird eine Stahlhülse geschoben und diese durch Aufpressen, Aufziehen, Aufwalzen oder Aufhämmern an das Seil gepresst. Mit diesen Verbindungen werden Bruchkräfte von 90 bis 100 % der Seilbruchkraft erreicht.

4.5.2 Endspleiße, Seilschloss, Seilklemme Endspleiße Es wird dabei unter Schlaufenspleiß und Kauschenspleiß als schlaufenbildende Spleiße unterschieden. Das Spleißen ist eine handwerkliche Tätigkeit, die mit Werkzeugen aber ohne Maschinen durchgeführt wird. Bei Zerreißversuchen erreicht die Endverbindung etwa 80 bis 90 % der Seilbruchkraft, die Dauerschwing- oder schwellfestigkeit ist allerdings gering. Seilschloss Seilschlösser sind in der ÖNORM EN 13411-6 angegeben. Sie arbeiten auf dem Prinzip der Selbsthemmung (Verkeilung), wenn das Seil unter Zug gebracht wird. Die Zugkraft wird im Seilschloss allein durch Reibung zwischen dem Seil und dem seilumschlungenen Keil bzw. dem Schlossgehäuse übertragen. Die Verbindung kann gelöst werden.

Abb.: asymmetrisches Seilschloss

Abb.: Seilendverbindung mit einem Seilschloss

SEILBAHNBAU

42

Seilklemme Seilklemmen dienen ebenfalls zur Herstellung von lösbaren Seilendverbindungen (ÖNORM EN 13411-5). Die Endverbindung besteht aus einem Klemmbügel und einer Klemmbacke und kann sowohl mit als auch ohne Seilkauschen hergestellt werden. Die Schlaufenlänge soll mindestens das Dreifache des Aufhängebolzendurchmessers, mindestens jedoch das 15-fache des Seildurchmessers betragen.

Abb.: Seilklemme gesamt und Klemmbacke

Abb.: Seilendverbindung mit drei Seilklemmen und einer Kausche

SEILBAHNBAU

5

43

SEILSTATIK

Die Seilstatik dient zur Bestimmung der Linienführung der Seilbahn, zur Austeilung der Stützen, der Bemessung der Seile und der Bemessung der durch Seile belasteten Bauteile. Fachbegriffe: LEERES SEIL: Seil, das nur durch sein Eigengewicht belastet ist LEERSEIL: Seil, das mit leeren Fahrzeugen belastet ist VOLLSEIL: Seil, das mit vollen Fahrzeugen belastet ist SEILLINIE: jene Kurve, die ein Seil unter der Wirkung von Lasten (Eigengewicht, äußere Belastungen) einnimmt. LEERSEILLINIE: Seillinie des leeren Seiles (Seil ohne Fahrzeuge) VOLLSEILLINIE: Seillinie eines Vollseiles bei Annahme einer gleichmäßigen Verteilung der äußeren Belastungen LASTWEGKURVE: jene Kurve, die das Tragseil unter Belastung einer Einzellast oder mehrerer Lasten einnimmt. Sie wird aus der Verbindung des Tragseildurchhanges am einzeln betrachteten Seilort ermittelt. SEILFELD: Seilabschnitt zwischen zwei Seilunterstützungen FELDSEHNE: Linie zwischen den Seilunterstützungen an den Feldenden FELDLÄNGE l: horizontale Distanz zwischen den Sehnenschnittpunkten benachbarter Seilfelder SCHRÄGE FELDLÄNGE

l*: Distanz zwischen den Sehnenschnittpunkten an den Feldenden

l*  FELDHÖHE

l cos 

h: Höhenunterschied zwischen den Sehnenschnittpunkten an den Feldenden

DURCHHANG

f: Höhendifferenz zwischen der Feldsehne und dem Seil

SEHNENNEIGUNG

γ: Winkel zwischen der Feldsehne und der Horizontalen

tan   SEILNEIGUNG

h l

α: Winkel zwischen der Tangente an die Seilkurve und der Horizontalen

SEILSPANNKRAFT

S: Zugkraft im Seil

HORIZONTALSPANNKRAFT GRUNDSPANNKRAFT

H: Horizontalkomponente der Seilspannkraft

S0: Durch ein Spanngewicht oder durch eine hydraulische Spanneinrich-

tung eingebrachte konstante Seilspannkraft HÖHENSPANNKRAFT UMFANGSKRAFT

SH: Durch die Eigenmasse des Seiles erzeugte Seilspannkraft

U: Die an der Antriebsscheibe wirkende Differenz der Seilspannkräfte

44

SEILBAHNBAU

In den folgenden Abschnitten werden lediglich die Grundlagen zur Berechnung der kennzeichnenden Größen angegeben und im Wesentlichen die wichtigsten Formeln angeführt und erläutert. Für eine weitere Vertiefung wird auf die Fachliteratur, insbesondere auf das Standardwerk von Czitary, "Seilschwebebahnen", 2. Auflage 1962, verwiesen. In der Seilstatik werden die gespannten Drahtseile grundsätzlich als biegefreie Tragelemente betrachtet. Die Fahrbahn einer Seilbahn wird durch ein oder zwei Seilen gebildet (ähnlich den Schienen bei der Eisenbahn). Damit das Befahren möglich ist, muss das Seil gespannt werden. Bei einer großen Seilspannkraft wird das Befahren ruhiger und äußere Störeinflüsse (z.B. Windkräfte, Belastung durch das Fahrzeug) wirken geringer auf das Fahrverhalten der Seilbahnfahrzeuge. Die Vorspannung des Seiles wird durch die Grundspannkraft S0 erzeugt. Diese Vorspannung ist für die Seilstatik wesentlich. Ihre Wirkung soll kurz dargestellt werden: Ein vollkommen biegsames Seil ist zwischen zwei Stützen lose gespannt und durch eine Einzellast Q belastet. Zeichnet man für eine beliebige Laststellung sowohl das Seilpolygon als auch das Kräftepolygon erhält man die Seilspannkräfte an den Abspannpunkten und eine in horizontaler Richtung wirkende Komponente dieser Seilspannkräfte, die als HORIZONTALSPANNKRAFT H bezeichnet wird. 3

2

1

1

H1 2

H2 Q

Q

Q

H3

3

Q Wagenortskurve Abb.: Kräftepolygon eines Seilfeldes, in dem das Seil lose gespannt aufliegt Aus dem Kräftepolygon ist erkennbar, dass die Laststellung im Seilfeld die Größe und die Neigung der Seilspannkraft beeinflusst. Das Befahren dieses zwischen zwei Stützen aufgehängten losen Seiles wäre nicht möglich, da das Fahrzeug nicht auf die Stütze gelangt. Deshalb muss das Seil durch eine Spanneinrichtung (Spanngewicht oder hydraulischer Zylinder) vorgespannt werden. Die nächste Abbildung zeigt das Schema eines durch ein Spanngewicht vorgespannten Seiles. Die Größe der Horizontalspannkraft H ist von der Größe der Grundspannkraft S0 (Masse des Spanngewichtes G bei Einzelabspannung oder G/2 bei einer geschlossenen Zug- oder Förderseilschleife) abhängig. Grundsätzlich wird im Seilbahnbau die Grundspannkraft S 0 und die Horizontalspannkraft wesentlich größer als die Einzellast Q gewählt. Der Quotient Q/H bzw. Q/S wird als QUERBELASTUNGSVERHÄLTNIS definiert. Dieses beträgt höchstens 1/10 (bei Tragseilen) und 1/15 (bei Förderseilen). Somit kann mit ausreichender Genauigkeit angenommen werden, dass die Horizontalspannkraft für jedes einzelne Seilfeld konstant ist. Je größer die Horizontalspannkraft H ist, umso geringer wird der Durchhang des Seiles.

45

SEILBAHNBAU

Q

3

Q

Q

2

1

G

H1 ≈ H2 ≈ H3

1 Q

2 3

Abb.: durch ein Spanngewicht stark gespanntes Seil und Kräftepolygon dazu

H = konstant für jedes Seilfeld Bei geneigten Seilfeldern mit unterschiedlichen Sehnenneigungen ist die Horizontalspannkraft jeweils verschieden groß. Hi i

i+1

Si+1=Si Hi+1

Si

Stütze i

H i  Si  cos i , H i1  Si1  cos i1 ,

Si  Si 1 bei Vernachlässigung der Seilreibung auf der Stütze

Die Annahme einer im Seilfeld konstanten Horizontalspannkraft ist Voraussetzung für alle Berechnungen der Seilstatik und gilt für alle nachstehenden Formeln. erläuternde Bemerkung Das Querbelastungsverhältnis Q/H beeinflusst nicht nur die Seilgeometrie und die Seilspannkräfte, sondern auch die im Seil auftretenden Zug- und Biegebeanspruchungen. Es sind daher aus anderen Sicherheitsüberlegungen wesentlich geringere Querbelastungsverhältnisse vorteilhaft; insbesonders aus Gründen der Dauerfestigkeit von Einzeldrähten im Seil.

46

SEILBAHNBAU 5.1

LEERES SEIL

Bei der Annahme eines biegefreien Seiles kann das Seil nur Zugkräfte aber keine Querbelastung oder Biegemomente übertragen. Seilspannkräfte Als Last tritt neben der Grundspannkraft S0 nur die lotrecht wirkende Seilmasse q in Erscheinung.

S+dS

S+dS dα/2

ds α

S

α

q.ds

dy dx

α

S

H

q .d s Abb.: Kräfte und Lasten an einem Seilstück

dS  q  ds  sin   q  ds 

dy  q  dy ds

und beim Übergang vom Differential- zum Differenzenquotient wird

Si1  Si  q  ( yi1  yi )  Si  q  y und die Änderung der Seilspannkraft wird S  Si 1  Si  q  y Die Änderung der Seilspannkraft ΔS ist zum Höhenunterschied Δy proportional. Die Höhenspannkraft SH wird aus der Seilmasse q und dem Differenzenquotient Δy ermittelt.

SH  q  y Die gesamte Seilspannkraft an der betrachteten Seilstelle beträgt damit:

Si  S0  S Hi S0 ist die durch ein Spanngewicht oder durch eine hydraulische Spanneinrichtung erzeugte konstante Seilspannkraft (meist in der Talstation). Die Seilspannkraft Sx an einem betrachteten Seilort x im Seilfeld oberhalb der Stütze i wird zu:

S( x )  Si  q  x  tan  f  x  

und im markanten Punkt Seilfeldmitte

h  h  Sm  Si  q    f m   Si 1  q    f m  2 2    

Es ist erkennbar, dass ohne Kenntnis des Durchhanges f (x) keine weitere Bestimmung möglich ist, da die Verformung (Durchhang) einen wesentlichen Einfluss auf die Berechnung hat und daher nicht wie bei der Theorie I. Ordnung vernachlässigt werden kann.

47

SEILBAHNBAU

Δx Si+1 fx fm Δy Si Stütze i

Abb.: Kräfte im Seilfeld

h

γ x

Stütze i+1

l

Um die Seilspannkraft S und weitere für die Auslegung und Dimensionierung notwendige Kenngrößen im Seil wie Tangentenneigung an den Stützen, Seildurchhang usw. ermitteln zu können, ist es notwendig die Seilgeometrie zu betrachten. Seilgeometrie Da das Seil keine Biege- oder Querbelastung übertragen kann, nimmt das Seil die Form einer gespannten Kette ein (Kettenlinie).

y  a  cosh

x a

ρ

a

h

l

a

x

-x Abb.: Kettenlinie

Allgemeine Gleichung der Kettenlinie y  a  cosh

x a

Durch die Bestimmung vom kleinsten Krümmungsradius a ist die Form der Seilkurve festgelegt, wobei der Parameter a in Meter angegeben wird.

a

H q

48

SEILBAHNBAU Die Seillinie des leeren Seiles ist durch y 

H xq  cosh bestimmt. q H

Die Seilneigung an der betrachteten Seilstelle wird allgemein y   tan  sinh

Der Krümmungsradius ρ wird zu

  a  cosh 2

x a H   2 a cos  q  cos 2 

Die Bogenlänge λ des Seilfeldes beträgt bis zu einem Punkt x x  a  sinh und   x 2  x1  a  sinh

x xq  sinh a H

x a

x2 x  a  sinh 1 und durch Einsetzen der Seilfeld bekannter Größen des a a

Seilfeldes h und l wird

l q 2  l 3  cos  l     .........   h   2a  sinh  mit Reihenentwicklung nach Taylor:   cos  24 H 2 2a   2

2

fm

h

λ

γ

Abb.: Seilfeld unter einer Gleichlast

l

x

Parabeltheorie Um mit einfachen Mitteln die geometrische Lage des Seiles bestimmen zu können, wird die Kettenlinie durch eine Parabel ersetzt. Die Form der Parabel wird dadurch ermittelt, dass die im Seilfeld tatsächlich von der Seilneigung α variable Vertikallast q durch eine mit dem Sehnenneigungswinkel γ konstante Vertikallast ersetzt wird.

qx 

q cos  x

q 

wird ersetzt durch

q

q x

fm

αx

γ x

l

h

q cos 

fm

αx

γ x

l

Abb.: Vereinfachte Verteilung des Seilgewichtes in einem Seilfeld als Lastannahme

h

49

SEILBAHNBAU

q' ist somit das auf die Feldsehne bezogene Gewicht des Seiles. Die Gleichlast q’ ändert sich von Feld zu Feld, bleibt aber in einem Feld konstant. Da die Biegesteifigkeit E  I im Seil gleich Null ist, entspricht der Durchhang des Seiles der Momentenlinie eines starren Trägers, also einer quadratischen Parabel. q’3 3 2

q’2

γ3

fm3 λ3

l3

q’1

fm2

1

λ2

γ2

h3

h2

l2 fm1 0

γ1

h1

λ1

l1 Abb.: Seilfelder mit über die Sehne gleichmäßig verteilten Gleichlasten

erläuternde Bemerkung Die Bezeichnung der in einem Seilfeld auftretenden Größen erfolgt immer von der Nummer der am Ende des Seilfeldes befindlichen Stütze.

Für jedes einzeln zu betrachtendes Seilfeld gilt

x2 y  k1  x  k2 2c y 

c Parameter der Parabel, c 

x  k1 c

1. Randbedingung:

y  

H H  cos   q q

1 c

k2 wird durch die Wahl der Lage des örtlichen (Ursprung in der Seilhöhe der Stütze) zu Null

Koordinatensystems

x  0  y  0  k2  0 2. Randbedingung:

bei x = l ist y definiert

xl  y hh

l2 q h l  q l  k1  l  k1    tan   2 H  cos  l 2H 2c

Bei Anwendung beider Randbedingungen und Einsetzen in die Gleichung y(x) folgt

x2 l   y  x tan    2c 2c  

und damit wird die Gleichung der Seilparabel festgelegt.

50

SEILBAHNBAU Gleichung der Seilparabel:

y  x  tan   fx 

Durchhang allgemein

Durchhang in Seilfeldmitte f m 

x l  x  2c

x l  x   x  tan   f x 2c

l2 8c

x  l  x    S ( x )  Si  q  y  Si  q  x  tan   f x   Si  q   x  tan    2c  

Seilspannkraft

erläuternde Bemerkung siehe dazu die allgemeine und hergeleitete Formel für die Seilspannkraft S vor dem Kapitel „Seilgeometrie“

Seilspannkraft Sm in Seilfeldmitte

S m  S ( x l / 2 )

l  l   l      h l2  h l ql2 2  2   Si  q   tan    Si  q      Si  q    2  2c  2 8c   2 8H  cos     

  

erläuternde Bemerkung Sehr gut ist hier die Affinität zum Biegemoment des Trägers auf zwei gelenkig gelagerten Stützen unter einer gleichmäßig verteilten Linienlast g zu erkennen. 2 2 2 1 q g l l q 'l g   M  f   ; ; m 8c c H  cos  8 8H

y   tan  

Die Seilneigung an der betrachteten Seilstelle wird allgemein

l  2x 2c

Und an den markanten Punkten der Seillage an den Stützen i und i+1 sowie in der Seilfeldmitte

l 2c

x  0  tani  tan  

x  l  tani 1  tan  

l 2c

x

l  tan m  tan  2

i+1 y h

αi+1 h/2+fm

i γ

fm-h/2

x

fm γ = αm

αi fm l/2

l/2

Abb.: geometrische Eigenschaften der Seilparabel

51

SEILBAHNBAU

Aus der Abbildung ist erkennbar, dass in Seilfeldmitte die Horizontalkomponente H aus

H  S m  cos  bestimmt werden kann. Übliche Vorgangsweise bei der Ermittlung der in einem Seilfeld konstanten Horizontalkomponente H der Seilspannkraft S: Gegeben ist die Grundspannkraft S0 im Seil in einer Station. An den Stützen i und i+1 werden die Seilspannkräfte Si und Si+1 ermittelt. Die Höhendifferenzen betragen dabei Δhi und Δhi+1.

Si  S0  q  hi

Si 1  S0  q  hi 1

S mi 1 

und

Si  Si 1 2

H i 1  S mi 1  cos  i 1

Si+1

Stütze i

Si

Stütze i+1

y

Hi+1

αi+1

hi+1

Sm i+1

γi+1 x

Δhi+1

αi

Hi+1

Hi+1 Δhi S0

li+1/2

Abb.: Darstellung für die übliche Ermittlung der Horizontalkomponente H

G

Die Seilkrümmung an einer beliebigen Seilstelle wird durch den Krümmungsradius ρ bestimmt:

1  y  

2 1,5

y 

1  tan    2

1 c

1,5

 c  1  tan2  

1,5

52

SEILBAHNBAU



und im markanten Punkt Seilfeldmitte

c H  cos   3 cos  q  cos 3 

erläuternde Bemerkung bei Lösung nach der Kettenlinie wird  

H 2 q  cos 

Die Bogenlänge λ des Seilfeldes beträgt i i 1 

i 1



1  y2 dx

mit Reihenentwicklung nach Taylor

i

i i 1 

l q 2  l 3  cos    ......... cos  24 H 2

i i 1 

l 8 f 2  cos3    m  ......... cos  3 l

(erst im dritten Reihenglied treten Abweichungen zur Kettenlinie auf!)

Bemerkung zur Näherung durch Parabel Die Näherung der Kettenlinie mit der Parabel ist bei einem sehr großen Parameter c sehr gut. Merkliche Abweichungen sind nur bei Pendelbahnen mit großen Seilfeldlängen (bei Seilfeldlängen ab 2000 m) merkbar. Bei einem Tragseil bewegen sich die Parameter c zwischen 4000 m und 6000 m. Bei geringen Lasten und kleinen Gehängeabständen am Seil (z.B. bei Sesselliften), oder wenn keine besondere Genauigkeit des Ergebnisses gefordert wird, kann mit einer über die Seillänge verteilte Gleichlast gerechnet werden. Die Gleichlast q* wird zu

Q für das Gesamtsystem der Seilbahn oder w n Q für ein einzeln betrachtetes Seilfeld i qi *  g s  i li *

q*  g s 

gs ... Q ... ni ... w ... * li ...

Seilmasse Masse des beladenen Fahrzeuges Anzahl der Fahrzeuge im Seilfeld i Abstand der Fahrzeuge am Seil schrägen Seilfeldlänge (Sehnenlänge)

Die Grenze der Anwendung dieser vereinfachten Bemessungsart liegt bei weniger als drei Fahrzeugen in einem Seilfeld und bei mehr als vierplätzigen Fahrzeugen. Bei Fahrzeugen, die eine größere Personenanzahl befördern können oder bei größeren Abständen am Seil sind am Seil Einzellasten anzunehmen. Wird die Methode mit gleichmäßig verteilten Lasten angewendet, ist es erforderlich, bei der Ermittlung extremer Stützenbelastungen zusätzlich zur Stützenlast herrührend aus den Seilwinkeln bei Tragstützen noch das Gewicht ein einzelnen Fahrzeuges zu addieren und bei Niederhaltestützen das Gewicht eines einzelnen Fahrzeuges zu subtrahieren.

53

SEILBAHNBAU

5.2

DIE SEILKURVE UNTER DER WIRKUNG EINER EINZELLAST

Die Einzellast Q befindet sich in einem Seilfeld an der Stelle x. Das Seil ist masselos und biegefrei und ist am oberen Ende des Seilfeldes verankert und am unteren Ende durch ein konstantes Spanngewicht vorgespannt. Der Durchhang am Lastort x wird mit dem Biegemoment eines gedachten Ersatzbalkens ermittelt.

H

H Q x Sr H

B

l-x fx

Sl A

Sl

B

A

Sr Q

l Q Mx A

B Abb.: Seilfigur unter einer Einzellast, gedachter Ersatzbalken

fx A  x H Q  l  x  Die Auflagerlast A des Ersatzbalkens ist A  l Aus der Ähnlichkeit der Dreiecke ist ersichtlich:

Und somit ist der Durchhang fx an der Seilstelle x:

fx 

A  x Q  x  l  x   H H l

Aus der Durchhangsgleichung ist ersichtlich, dass die Seilfigur durch eine wandernde Einzellast im Seilfeld (Lastwegkurve) bei masselosem Seil eine quadratische Parabel ist. Für den Sonderfall Last in Seilfeldmitte x=l/2:

f m  f max 

Q l 4H

erläuternde Bemerkung Auch hier ist die Ähnlichkeit mit dem Biegemoment eines Trägers auf zwei Stützen mit einer Einzellast in Trägermitte erkennbar.

54

SEILBAHNBAU

Die Tangentenneigung an den Feldenden (x=0 und x=l) der Lastwegkurve ergibt sich aus der bekannten geometrischen Bedingungen der quadratischen Parabel, dass ein Tangentenpunkt durch den zweifach aufgetragenen Stich (in dem Fall fm) bestimmt werden kann (Parabelkonstruktion).

H

B h Q/H

Q

Lastwegkurve

φA

A

fm

γ

γ Q/H=4fm/l

A

φA

fm

l/2

Q Abb.: Lastwegkurve

tan   tan  A 

tan  tan  

5.3

2 fm 4 fm  l l 2

4 fm l

oder

tan   tan A 

tan  

Q H

4 fm Q  l H

h Q  l H

DIE SEILKURVE UNTER DER WIRKUNG MEHRERER EINZELLASTEN

Diese Belastungsart tritt bei jedem Sessellift oder bei Umlaufbahnen mit geschlossenen Kabinen auf. Da für den Konstrukteur immer nur die Extremwerte im betrachteten Seilfeld (kleinster und größter Durchhang im Seilfeld, kleinste und größte Stützenlasten, kleinste und größte Seilneigung an den Stützen) interessant sind, werden die im Seilfeld befindlichen Transportgehänge entweder vollbesetzt oder leer angenommen.

Qv  Ql  n  Q p Qv ......... Ql ......... n .......... Qp ........

größte Einzelmasse Fahrzeugmasse Personenanzahl Personenmasse, (785 N je Person, früher 80 kg)

55

SEILBAHNBAU

H

y

Q3 Q2

f3

Q1

B

f2 H

f1

x

A Q1

A

M1

Q2

Q3

M3

M2

B

Abb.: Seilfeld unter der Wirkung mehrerer Einzellasten bei masselosem Seil

Durchhangsbestimmung Der Durchhang an einer beliebigen Seilstelle x wird aus dem Biegemoment Mx des gedachten Ersatzbalkens bestimmt.

fx 

Mx H

Superpositionsgesetz Der Durchhang an einer beliebigen Stelle zufolge mehrerer Lasten (z.B. Seilgewicht und Einzellasten) setzt sich zusammen aus den Durchhangsanteilen, die zufolge der Wirkung der einzelnen Belastungen jeweils entstehen. n

f x   fi i 1

Der Tangens der Seilneigung an einer beliebigen Stelle zufolge mehrerer Lasten (z.B. Seilgewicht und Einzellasten) setzt sich zusammen aus den Tangenskomponenten, die zufolge der Wirkung der einzelnen Belastungen jeweils entstehen. n

n

tan  x   tan  i i 1

und an den Seilfeldenden

tan x   tan i i 1

In der Regel sind die Einzellasten am Seil mit gleichem Abstand w am Seil befestigt. Größter Durchhang in der Seilfeldmitte bei einer gleichmäßigen Verteilung von Einzellasten: Bei einer ungeraden Anzahl (n = 1, 3, 5, 7, ......) von Fahrzeugen in einem Seilfeld ist in der Seilfeldmitte eines anzuordnen und die weiteren Fahrzeuge sind mit einem Abstand w und einem vielfachen davon entfernt.

56

SEILBAHNBAU

Bei einer geraden Anzahl (n = 2, 4, 6, 8, ....) von Fahrzeugen sind diese so anzuordnen, dass von der Seilfeldmitte jeweils ein Fahrzeug mit dem halben Abstand w/2 angeordnet ist und die weiteren jeweils davon mit einem Vielfachen des Abstandes w am Seil befestigt sind.

l/2 w

w

w

Q Q

Q

w

Q

Q

l Abb.: Seilfigur unter der Wirkung gleichmäßig verteilter Einzellasten mit dem Abstand w (ungerade Fahrzeuganzahl)

Mit der Bestimmung der Schnittgrößen am Ersatzbalken kann durch Umwandlung der sich auf Grund der Fahrzeuganzahl n im Seilfeld ergebenden monotonen Reihe in eine Berechnungsformel der größte Durchhang in Seilfeldmitte angeschrieben werden: Ungerade Fahrzeuganzahl n:

fm 

Q 4 Sm

 n l w 2      n  1  cos  2 

erläuternde Bemerkung Bei n = 1 wird der Durchhang gemäß jenem Wert, der im vorigen Kapitel „Die Seilkurve unter der Wirkung einer Einzellast“ berechnet wird.

Gerade Fahrzeuganzahl n:

fm 

Q 4 Sm

 n l w 2      n   cos  2 

Sm ...... mittlere Seilspannkraft, kann mit ausreichender Genauigkeit gleich H/cosγ gesetzt werden. Eine im Seilfeld gerade Fahrzeuganzahl ist für die Ermittlung des größten Durchhanges nicht maßgebend.

57

SEILBAHNBAU

Größte Seilneigung an den Seilfeldenden (Stützenablauf- bzw. Stützenanlaufwinkel) bei einer gleichmäßigen Verteilung von Einzellasten: Die größte Seilneigung wird dann erreicht, wenn unmittelbar an der Stütze ein Fahrzeug angeordnet ist. Mit der Bestimmung der Schnittgrößen am Ersatzbalken wird die größte Neigung ermittelt.

w

w

w

Q Q

Q

w

Q

Q

φ l

tan 

h n Q  l l  Sm

 l  w     n  1  cos  2 

erläuternde Bemerkung Bei n = 1 wird der größte Seilneigungswinkel gemäß jenem Wert, der im vorigen Kapitel „Die Seilkurve unter der Wirkung einer Einzellast“ berechnet wird.

58

SEILBAHNBAU

5.4

TRAGSEIL DER ZWEISEILBAHN

Befindet sich eine Einzellast im Seilfeld einer Zweiseilbahn, so kann der Durchhang am Lastort aus der Summe der Kräftewirkungen infolge des Eigengewichtes der Seile und der Nutzlast ermittelt werden. x

STB

l-x αTB

SZB HTB

b V* Q*

fx

γ

STA

gT

αTA HTA

SGA

STo gZ

a

b

gT

HZB

STu

Stütze B SZo

HGA

SGu

Q

gG

Stütze A H* HGA = HGu

HTA = HTu STA

.

gT’ x

STu

.

gT’ x/2 .

gG’ x/2 Q*

SGu

STo

V*

Q

Q .

gZ’ (l-x)/2

STB SZo .

gT’ (l-x)

.

gT’ (l-x)/2

HZo = HZB

HTo = HTB H*

Abb.: Lastangaben und Kräfteplan in einem Seilfeld einer Zweiseil-Pendelbahn

59

SEILBAHNBAU

Vereinfachungen und Voraussetzungen: Die Lastfälle werden überlagert -

Wagengewicht Q = 0; Seile mit Eigengewicht massebehaftet

-

Wagengewicht Q ≠ 0; Seile gewichtslos

erläuternde Bemerkung Diese Überlagerung ist bei fix verankerten Tragseilen nicht zulässig.

-

am Lastort entsteht ein Knick im Seilverlauf des Tragseiles; die auf das Tragseil wirkende Querlast V* wirkt in der Winkelsymmetrale des Knickwinkels auf das Tragseil

-

das Zugseil greift im Abstand a unterhalb des Lastortes an und ist am Fahrzeug beidseitig gelenkig angehängt

-

die Abstände a und b sind gegenüber den anderen geometrischen Gegebenheiten im Seilfeld (z.B. Seillänge l) vernachlässigbar klein

-

a b0

Die Seilspannkraft im Tragseil unterhalb des Laufwerkes ist gleich der Seilspannkraft oberhalb des Laufwerkes STu = STo = ST (Vernachlässigung der Laufwerksrollenreibung)

Unter diesen Voraussetzungen verlaufen die Feldsehnen der Teilfelder des Trag- und des Zugseiles beiderseits der Last parallel zueinander. Aus der Gleichgewichtsbedingung ΣV=0 folgt dann

gT  x gG  x gT  l  x  g Z  l  x  g   l g   x g   (l  x)    Q T  G  Z 2 2 2 2 2 2 2 g g g gT  T g Z  Z gG  G cos  cos  cos 

Q*  Q 

erläuternde Bemerkung Bei gleicher Masse des Zug- und Gegenseiles (gG = gZ) vereinfachen sich die Formeln entsprechend.

Aus der Gleichgewichtsbedingung ΣH=0 folgt

H *  H Tu  H Gu  H To  H Zo Der Durchhang des durch den Wagen und der Seilmassen belasteten Tragseils beträgt

f x  f xg  f xQ 

Q *  x  l  x  lH *

und für die Seilfeldmitte

fm 

Q * l 4H *

60

SEILBAHNBAU

Damit wird die Lastwegkurve des Tragseiles (geometrischer Ort aller Lastangriffe, mit dem Hochindex v festgelegt) bestimmt:

y  x  tan  

x  l  x  1  v 2 cT

und die Neigung am Seilort x:

y   tan  

Der Durchhang f x 

x  l  x  1  v 2 cT

l x  v v 2cT cT

und der Seilparameter

wobei die Zugseilmasse bei Zug- und Gegenseil g Z*  g Z 

cTv 

H* g T  g Z* 2Q  cos  l

lx x  gG  l l

erläuternde Bemerkung Der Parameter

cTv

der Lastwegkurve des Tragseiles ist kleiner als der vom Tragseil

cT , da bei der Lastwegkurve größere

Durchhänge vorhanden sind.

Für die Bestimmung der Tangentenneigung des Tragseiles an den Feldenden (Stützen A und B) wird der Seilbahnwagen jeweils zum betrachteten Seilende gestellt. Dabei ist die Gleichung der Lastwegkurve zu berücksichtigen (Index „v“).

Für das linke Feldende (x = 0) wird:

tan Av  tan  

Q* l  tan   v H* 2cT

gT  l g Z  l   2 2 l Q*  Q   gT  g Z  2 cos  Q*  Q 

für das rechte Feldende (x = l) wird:

tan Bv  tan  

Q* l  tan   v H* 2cT

gT  l gG  l   2 2 l Q*  Q   gT  g G  2 cos 

Q*  Q 

H *  STA  SGu  cos Av  ( STB  S Zo )  cos Bv

SEILBAHNBAU

61

Zugwirkung des Wagens Die bis jetzt betrachteten Lasten und Kräfte sind bei einer Zweiseilbahn zutreffend, wenn der Wagen unbeweglich im Seilfeld steht. Bei Zweiseilbahnen zieht das Zugseil das am Tragseil laufende Fahrzeug. Die dafür erforderliche Zugkraft wird von der Antriebsscheibe durch Reibung in das Zugseil eingeleitet. Die oben angeführten Voraussetzungen und Vereinfachungen für das stillstehende Fahrzeug im Seilfeld sind daher noch zu ergänzen: -

das bewegende Zugseil ist straff gespannt. Der Winkel zwischen den Zugseilspannkräften SZu und SZo ist bei großer Vorspannung der Zugseilschleife sehr klein, wodurch annähernd SZo – SZu gleich der Zugkraft Z gesetzt werden kann.

Z  SZo  SZu  Q  sin -

der Abstand a ist sehr klein (a ≈ 0), sodass die Zugseilspannkräfte SZo und SZu senkrecht zur Resultierenden V* stehen.

-

Die Reibung zwischen dem Laufwerk (Rollen) und dem Tragseil vernachlässigbar (STu = STo = ST).

62

SEILBAHNBAU

V* STo Winkelhalbierende des Tragseilknickwinkels

STu ψ

Horizontale

a

SZo

SZu

ψ

Q Z

SZu

ST

ST V* Q

SZo ≈ SZu+Z

Abb.: Kräfteverhältnisse im freien Feld einer Zweiseilbahn

Die Wirkungsrichtung der Spannkräfte in den bewegenden Seilen kann somit ermittelt werden.

Z  Q  sin

63

SEILBAHNBAU und der Zugwirkungswinkel ψ zur Horizontalen wird (ohne Ableitung) zu

 Q gT  g Z      l  2 x  l cos    tan  tan   2H * wobei H *  H T  H Z gesetzt wird. Der Zugwirkungswinkel ψ wird für die Bestimmung der Seilspannkräfte im Zugseil und damit der Kräfte an der Antriebsscheibe und der Ermittlung der Antriebsleistung benötigt. Wird mit dem Zugwirkungswinkel  die Gleichung der Tangentenwinkel an eine gedachte Kurve η beschrieben, so wird diese Kurve als gedachte feste Fahrbahn bezeichnet. Diese wird durch Integration und Umformung der Gleichung für den Zugwirkungswinkel ψ ermittelt.

 Q gT  g Z      x  l  x  cos   h  x  l   l 2H * Auf dieser Kurve ist die Zugkraft für den Wagen die gleiche wie auf der tatsächlichen Fahrbahn. Die Kurve der gedachten festen Fahrbahn liegt zwischen der Leerseillinie und der Lastwegkurve. Für ihren Parameter c* gilt:

c* 

H* gT  g Z Q  cos  l erläuternde Bemerkung

Der Parameter der Lastwegkurve des Tragseiles beträgt

v cT 

HT  H Z gT  g Z cos 

und der Parameter der Leerseillinie

cT 

HT  gT





2Q l

H T  cos  gT

An den Feldenden wird die Tangenskomponente der Neigung der gedachten festen Fahrbahn

tan  tan  

l  2x 2c *

64

SEILBAHNBAU

Wahre Tragseilquerbelastung Zur Ermittlung jener Querbelastung, die bei einer Zweiseilbahn mit einer Einzellast auf das Tragseil wirkt und damit wesentlich die Biegebeanspruchung des Tragseiles beeinflusst, wird das untere Seilfeldende betrachtet. Hier liegt der für die Querbelastung kritische Bereich.

V ST b

SZu

SZu

Q

ST

V

Q

ST

SZo Abb.: Querbelastung bei hoher Zugseilablage

Das Querbelastungsverhältnis (Quotient von Querlast auf das Tragseil wirkend und der Tragseilspannkraft) soll den Wert 1:10 nicht überschreiten.

l  S g  Q  cos   g Z   1  Z  T  2  ST g Z  1 V   ST ST  S Z 10

erläuternde Bemerkung

In früheren Bemessungen wurde die Querbelastung vereinfachend mit

Q ST

Q  gZ  oder

ST

l 2

berechnet.

65

SEILBAHNBAU

Bei einer Zweiseilumlaufbahn ist zu beachten, dass neben der einzelnen Wagenlast und der anteiligen Zugseilauflast die Wagen durch die Ablenkung des Zugseiles am Wagenort diese an das Tragseil gepresst werden.

V  Q  cos   SZ    g Z  w

Q

Q w

Q w

Q w

Q w

Δε Tragseil SZ SZ

Zugseil

Abb.: Querbelastung bei einer Zweiseilumlaufbahn

5.5

FUNDAMENTALSATZ DER SEILSTATIK

Die bisher ermittelten Gleichungen sind für einfache Belastungsfälle ausreichend. Für allgemeine Belastungen, z.B. auch für horizontale Kräfte oder seitliche Kräfte, hat ENGEL eine Theorie entwickelt, um derartige Aufgaben auf kurzem Weg zu lösen. erläuternde Bemerkung "Der Fundamentalsatz der Seilstatik" ist im ISR-Seilbahnbuch 1975 veröffentlicht.

Die Theorie geht von der Gleichgewichtsbestimmung am verformten Seil aus. Es wird die Annahme getroffen, dass die äußeren Belastungen das Seil in einer nicht zu vernachlässigbaren Größe verformen. Es liegt damit im Sinne der Statik ein Verformungsproblem 2. Ordnung vor. Die Lagerung des Seiles an den Seilfeldenden kann statisch bestimmt oder einfach statisch unbestimmt (beidseitige Festverankerung) sein. Das Seil ist wie bisher betrachtet biegeweich, d.h. es ist die Übertragung von Querkräften oder Momenten nicht möglich (Kette). Der Vektor der resultierenden Biegemomente Mres aller äußeren Kräfte (Lasten, Eigenmasse, Spannkräfte) an jedem Punkt des Seiles ist daher Null. II M res 0

66

SEILBAHNBAU

In der betrachteten Ebene, in dem die Seillinie liegt, werden alle auf das Seil wirkenden Lasten in drei Lastgruppen aufgeteilt: -

Spannkräfte T → Momente MT

-

Vertikale Lasten p, q, Q(x), R(ξ) → Momente MV

-

Horizontale Lasten W → Momente MW

T γ

fx

T

q

Q p

R

fx

B1 verformte Seillinie

A1

B2H fx

W

B2V

A2H A2V

ξ x l Abb.: Kräfte in einem Seilfeld

Das Moment an der Stelle x zufolge der Spannkraft T wird Fundamentalsatz:

 M  M     M   T  f  cos   0  M M  M   M     res

fx

M T ( x )  T  f x  cos   H  f x

V x

V x

W x

x

V ( x)

W x

T  cos 

W ( x)

H

erläuternde Bemerkung

Wenn nur lotrechte Lasten angreifen wird der Durchhang Zugkräfte aufnimmt, da die Biegesteifigkeit B = 0 ist.

f

x



 MV ( x) H

→ umgekehrter Stützlinienbogen, der nur

SEILBAHNBAU

5.6

67

FIXVERANKERTE SEILE (fix abgespannte Seile) erläuternde Bemerkung

Bis vor wenigen Jahren wurden bei Seilbahnen mit Personenbeförderung ausschließlich Tragseile von Pendelbahnen oder von Zweiseilumlaufbahnen fixverankert ausgeführt. Nunmehr werden im vermehrten Ausmaß auch Förderseile von Einseilumlaufbahnen (Sesselbahnen oder Seilbahnen mit geschlossenen Wagenkästen) fix abgespannt.

„Fix abgespannt“ bedeutet, dass keine gesteuerte und permanent wirkende Spanneinrichtung (Gewichtsspannung oder hydraulische Spanneinrichtungen) am Ende eines Seiles (Tragseil) oder einer Antriebs- oder Umlaufscheibe (Förderseil) eine von allen Einflüssen unabhängige Grundspannkraft im Seil sicherstellen. Bei fix abgespannten Tragseilen ist es oft so, dass nur selten (einmal oder zweimal im Jahr) die Seilspannkraft durch Nachspannen eingestellt werden muss. Bei Förderseilen, die gegenüber den Tragseilen eine wesentlich geringere Dehnsteifigkeit aufweisen, ist eine Neueinstellung der Seilspannkraft oftmals notwendig (auch täglich), die Versetzeinrichtungen ist daher so einzurichten, dass ein rasches Nachspannen möglich ist. Der Vorteil einer Fixabspannung ist nicht nur durch den Entfall der teuren Spanneinrichtung begründet. Der Vorteil liegt im Schwingungsverhalten der Seilbahn. Bei durch Einflüsse von außen (z.B. hohe Bremsverzögerung der Seile an der Antriebsscheibe) werden ansonst induzierte Schwingungen auf das Spanngewicht verhindert, die dann wieder als Erreger die Seile in Schwingung versetzen. Der Nachteil einer Fixabspannung ist das Aufgeben des statisch bestimmten Systems in den Seilen. Die Seilspannkräfte und Seillinien hängen vom jeweiligen Betriebszustand der Seilbahn ab. Die Seilspannkraft ist abhängig vom Montagezustand der Seile von der Temperatur bei der Montage vom jeweiligen Belastungszustand (Fahrzeuge, Wind, Temperaturschwankungen, Eisanhang) von der bleibenden Dehnung, die nach der Montage eintritt. Die regelmäßige Messung und Kontrolle der Seilspannkraft sowie eine einfache Möglichkeit zum Nachlassen oder Nachspannen des fixverankerten Seiles ist daher ein wesentlicher Bestandteil zur Gewährleistung des betriebssichern Zustandes des Seiles und der Seilbahn. -

Einfluss der elastischen Dehnung D bei fixverankerten Seilen Bei der Ermittlung der elastischen Dehnung wird vorerst jedes Seilfeld für sich betrachtet. Dabei werden die Seillängen in den einzelnen Seilfeldern mit der bereits bekannten Gleichung ermittelt. i

i 1

l q 2  l 3  cos     ......... cos  24 H 2

68

SEILBAHNBAU

Die Seilspannkraft S am Seilort x des Seilfeldes wird mit S ( x ) 

d 

H angeschrieben, wobei cos  ( x )

dx und die Dehnsteifigkeit D  A  E Seil das Produkt aus der Stahlfläche des Seiles und cos  ( x )

dem Elastizitätsmodul des Seiles darstellt. erläuternde Bemerkung Der Elastizitätsmodul des Seiles ist in der Projektierung eine nur abschätzbare Größe. Es ist daher nach Fertigung des Seiles dieser festzustellen und unter Umständen bei der Kontrolle der projektierten Berechnung neu zu berücksichtigen.

Die über die Seillänge eines Seilfeldes elastische Dehnung in Abhängigkeit von der Seilspannkraft S wird 

D   0

l

S H 1 d    dx D D 0 cos 2  x

Näherungsweise kann die elastische Dehnung über ein Seilfeld mit der Sehnenneigung des Seilfeldes ermittelt werden. Es wird somit vereinfacht

D 

H l  D cos 2 

Aus der elastischen Dehnung wird die Seilspannkraft S um den Wert ΔS vermindert. Einfluss der Temperatur Die Längung des Seiles in einem Seilfeld wird mit einem konstanten Temperatur-Ausdehnungskoeffizienten αt berücksichtigt.

t  1,15 105 

1 pro Grad Celsius 85000

Die Seillängung t ist aus der Beziehung

t    t  t zu bestimmen.

Die Temperatureinflüsse werden auf das Leerseil untersucht. Bei einem Temperaturrückgang steigt die Seilspannkraft.

St  Sto  St Die Änderung der Seilspannkraft St wird aus der Bedingung von der Unveränderlichkeit der ungedehnten, nicht erwärmten Seillänge der gesamten Seilbahn mit n Seilfeldern bestimmt. Elastische Dehnung + geometrische Längenänderung = Längenänderung zufolge Temperaturdifferenz n n S t n   i   i   i   t  t D i 1 i 1 i 1

aus dieser Gleichung wird durch Iteration St ermittelt.

69

SEILBAHNBAU

Allgemein gilt, dass große Feldweiten einen geringen Einfluss auf die Änderungen der Seilspannkraft haben. Je kleiner das Seilfeld ist, umso größer ist der Einfluss der Temperaturänderung auf die Seilspannkraft. Die gesamte zu berücksichtigende Temperaturdifferenz wird mit 70 °C angegeben, wobei insbesonders die Erwärmung des Stahlseiles im Sommer unter Sonneneinstrahlung zu berücksichtigen ist. Windeinfluss Eine horizontal angreifende Windlast w je Seillänge ergibt zu der senkrecht wirkenden Gleichlast des Seiles q eine resultierende Seilbelastung.

qres  q 2  w2 Die relative Belastungszunahme beträgt 2

 w q  1     1 q q Aus S v  S l  Sq folgt die relative Spannkrafterhöhung Leerseilparameter

 S q Sl

als Funktion der Seillänge l und dem

Sl q

Einfluss einer Einzellast Die Einzellast weist den größten Einfluss auf die Seilspannkraft aus. Die Einzellast wird dabei in die Mitte des längsten oder in der Mitte des unteren Feldes gestellt. Die elastische Dehnung aller Seilfelder + Änderung der Bogenlänge im Lastfeld i - Änderung der Bogenlängen in den übrigen Seilfeldern j = 0

 i

SQ D

 Li  iQ   Qj  0

Die Einzellast Q erzeugt eine Spannkraftzunahme SQ Aus

SQ D

     Q wird SQ ermittelt. Die Größe der Seilspannkrafterhöhung beträgt das

ca. 2 bis 5fache der Einzellast. Je stärker das Seil gespannt ist, desto größer wird die Zunahme der Spannkraft SQ . erläuternde Bemerkung Bei einem fixverankerten Seil ist es zweckmäßig mehrere Seilfelder anzuordnen, da beim Befahren eines Einzelfeldes die unbelasteten Seilfelder Seil nachliefern können.

SEILBAHNBAU

70

Auf Grund des heutzutage vermehrten und selbstverständlichen Einsatzes von elektronischen Rechengeräten sind die umfangreichen Iterationsrechenvorgänge nicht mehr so von Bedeutung wie früher.

5.7

SPANNGEWICHTSHUB

Die Spannkraft wird in den Seilen durch Spanneinrichtungen aufgebracht. Diese Einrichtungen garantieren an einem Seilende (Tragseil) oder an einer Seilscheibe (Zug- oder Förderseil) eine gleich bleibende Spannkraft S0 (Grundspannkraft). Durch das Befahren der Seile (Betriebshub infolge der Durchhangsänderung), durch Temperatureinflüsse oder durch bleibende Seildehnungen ändert sich die Lage des Spanngewichtes oder des Spannwagens. Temperaturdehnung des Seiles Diese wird mit dem Temperatur-Ausdehnungskoeffizienten αt berücksichtigt.

t  1,15 105 

1 l pro Grad Celsius. Die Seillängung kann bei einer anzunehmenden 85000 l

Temperaturdifferenz von 70° C mit 1 ‰ der Seillänge ausreichend genau festgelegt werden. Bleibende Dehnung im Betrieb Die bleibende Dehnung wird vor Allem durch die Verfestigung des Seiles (Lageverdichtung der Drähte im Seil) hervorgerufen (keine plastische Verformung des Werkstoffes Stahl). Sie beträgt bei Tragseilen etwa 0,5 ‰ der Seillänge und bei Zugseilen 1 ‰ der Seillänge. erläuternde Bemerkung Näheres dazu im Kapitel „Seile“ und „Festigkeitslehre der Seile“.

Betriebshub bei Umlaufbahnen Bei Umlaufbahnen werden die tiefste Lage des Spanngewichtes (hinterste Lage des Spannwagens) bei unbelastetem Seil (Leeres Seil) und die höchste Lage des Spanngewichtes (vorderste Lage des Spannwagens) bei belegtem Seil mit voll beladenen Fahrzeugen erreicht. erläuternde Bemerkung

Seillänge eines Seilfeldes  

l cos 



2 3 2 2 q  l  cos  l q l  ....... und der Durchhang in Seilfeldmitte f   2 m 8 H  cos  8c 24H

71

SEILBAHNBAU Länge des Leerseiles in einem Seilfeld (tiefste Lage des Spanngewichtes)

li 

li 8 f l2  mi  cos 3  cos  i 3li

Länge des Vollseiles in einem Seilfeld (höchste Lage des Spanngewichtes)

vi 

li 8 f v2  mi  cos 3  cos  i 3li 8 cos 3  i    f miv 2  f mil 2 3 li



Die Differenz für ein Seilfeld beträgt



Bei mehreren Seilfeldern wird die gesamte Differenz als Betriebshub  bezeichnet. n

   i

für n Seilfelder

i 1

erläuternde Bemerkung Bei Zugseilen von Zweiseilumlaufbahnen wird ähnlich vorgegangen. Der Hub ist allerdings sehr klein, da das Zugseil von den Wagen geführt und getragen wird.

Betriebshub des Tragseiles bei Pendelbahnen Die tiefste Lage des Spanngewichtes wird erreicht, wenn sich der Wagen in einer Station befindet. Die höchste Lage des Spanngewichtes wird erreicht, wenn sich der Wagen in der Seilfeldmitte befindet. Als ausreichende Näherung für die Berechnung des Betriebshubes können dabei die Sehnen anstatt der Seilkurven angenommen werden.

 



2 cos 3  v2 l2  fm  fm l



γ

fl fv

l Abb.: Näherungsüberlegung

Betriebshub des Zugseiles bei Pendelbahnen Wegen der geschlossenen Zugseilschleife und der schwierigen Ermittlung der maßgeblichen Laststellung ist der Betriebshub kaum zu ermitteln. Üblicherweise ist der Betriebshub allerdings sehr klein (0,5 bis 1,0 m), sodass eine genaue Berechnung nicht durchgeführt wird.

72

SEILBAHNBAU

5.8

STÜTZENLASTEN AUS DEM SEIL

Bei der Ermittlung der maßgebenden aus dem Seil herrührenden Bemessungsgrößen für die Seilbahnstütze sind die vom jeweiligen Lastzustand in den Seilfeldern abhängigen Größen der Seilspannkräfte Si am Stützenort i und die Tangentenneigungswinkel φi erforderlich. Daraus kann die Stützenlast Di, die Reibungskraft Fi und der Stützendruckwinkel ψi ermittelt werden. Die an der Stütze i wirkenden tal- und bergseitigen Seilspannkräfte Sit und Sib werden berechnet und die Seilneigungen φit und φib dazu aus den in den vorigen Kapiteln angeführten Beziehungen bestimmt.

Stütze i

Sib

Seilfeld i

εi

Stützenschuh Seilauflaufpunkte

φib

φit

Sit

Fi

Seilfeld i+1

Di

εi ψi

Abb.: Stützenlast zufolge der Seilspannkräfte

Der Stützenknickwinkel εi ist als Differenz der beiden Tangentenneigungswinkel φit und φib definiert. In der obigen Darstellung also  i   it   ib . Für die Berechnung der Stützenlast Di und der Reibungskraft Fi wird vereinfacht angesetzt

Sit  Sib  Si Dann folgt aus dem Kräfteparallelogramm sin

i 2



Di und damit der Stützendruck D: 2Si

Di  2 Si  sin

i 2

Die Reibungskraft F wird somit Fi    Di    2Si  sin

i 2

, wobei die Richtung von Fi wechseln

kann. Der Reibungskoeffizient ist mit 0,10 bis 0,13 gegeben (Haftreibwert zwischen Seil und geschmierter Metallrille). Bei einem über Seilrollen geführten Zug- oder Förderseil wird die Stützenlast ebenso ermittelt, wobei der Reibungskoeffizient mit 0,03 anzunehmen ist.

73

SEILBAHNBAU

Für die weitergehende Berechnung der Seilspannkräfte sind die Reibungskräfte an den Stützen zu berücksichtigen. So enthält die Seilspannkraft Sit die Reibungskräfte der vorhergehenden Stützen i-1, i-2, ...., i-i+1 und die Seilspannkraft Sib wird für die weitere Berechnung

Sib  Sit  Fi Der Stützendruck Di ist im Schnittpunkt der beiden Seilspannkräfte anzunehmen. Der Stützendruckwinkel ψi (ohne Berücksichtigung der Reibungskraft Fi) kann aus den geometrischen Bedingungen ermittelt werden:

 i   it 

 2

oder

 i   ib 

 2

oder

i 

 ib   it 2

wobei der Stützendruckwinkel dem eingeschlossenen Winkel zwischen der Resultierende der Seilspannkräfte und der Vertikalen bedeutet. Bei den Belastungsansätzen für die Bemessung der Stützen ist die Reibungskraft F i zu berücksichtigen.

.

.

Fi2 = Di μ

Fi1 = Di μ

Abb.: Stützenbelastung aus dem Seil unter Berücksichtigung der Seilreibung

Ψi-μ Ψi+μ

Di1 Di2 Di

SEILBAHNBAU

6

74

FESTIGKEITSLEHRE DER SEILE

Seile sind je nach ihrem Einsatz und Verwendung zu bemessen. Bei der Wahl eines Seiles ist zu beachten, dass alle bekannten Belastungen mit einer ausreichenden Sicherheit abgedeckt sind. Bewegende Seile sind Verschleißbeanspruchungen ausgesetzt. Es sind daher neben der Bemessung nach üblichen baustatischen Methoden auch Überlegungen hinsichtlich einer ausreichenden Dauerfestigkeit anzustellen. Die Sicherheitsfaktoren von Seilen sind in ihrer überwiegenden Anzahl empirisch festgelegt. erläuternde Bemerkung Am Beginn des modernen Seilbahnbaues mit Stahldrahtseilen wurden bei Tragseilen von Materialseilbahnen Zugsicherheiten (Sicherheit gegen Bruch) von ungefähr 10 gewählt und trotzdem wurde nur eine kurze Lebensdauer erreicht. ZUEGG erkannte auf Grund der Erfahrungen bei Seilbahnen während des 1. Weltkrieges, dass es für Seile günstiger ist, wenn die Sicherheit gegen Bruch klein gewählt wird, sie also straff gespannt werden. Er hat demnach für Tragseile die kleinste Zugsicherheit mit ca. 3,5 und für Zugseile mit ca. 5,0 gewählt. Diese Werte werden heute (nach 90 Jahren) fast unverändert noch angewandt. BLEICHERT erkannte, dass das Querbelastungsverhältnis (Quotient Q/S oder Q/H) kleiner als 1:10 sein soll und der Scheibendurchmesser D größer als der 80-fache Seildurchmesser sein soll. Beide Werte begrenzen die Biegebeanspruchungen in den Seilen. Diese Annahmen, die auf Erfahrungen an weit einfacheren Anlagen beruhen, müssen nicht auch für Anlagen unter den heutigen Verhältnissen noch gelten. Beispielsweise bedeuten größere Geschwindigkeiten mehr Lastwechsel, größere Lasten andere Beanspruchungen, höhere Nennfestigkeiten anderes Werkstoff-Verhalten, hingegen elastische Futterungen von Scheiben und Rollen geringere Beanspruchungen, günstigere Konstruktionen der Seile weniger oder gar keine Drahtkreuzungen etc.

Im gespannten und belasteten Seil treten folgende Spannungen und Beanspruchungen auf: a) Herstellungsspannungen b) Zugspannungen infolge der axialen Seilspannkräfte c) Biegebeanspruchungen infolge der Biegung der Seile an Scheiben, Rollen etc. d) Oberflächenpressungen infolge der Unterstützung der Seile auf Auflagern etc. e) zusätzliche Beanspruchungen infolge innerer Pressungen und sekundärer Biegung der Drähte im Seilinnern Von diesen Beanspruchungen werden die Zug- und Biegebeanspruchungen sowie die Oberflächenpressungen als Primäre Seilbeanspruchungen bezeichnet. Sie stellen die wesentlichsten Beanspruchungen für die Bemessung der Seile dar und werden daher eingehender behandelt. Als Sekundäre Seilbeanspruchungen bezeichnet man jene Beanspruchungen im Seil, die nicht durch äußere Kräfte hervorgerufen werden, sondern die durch Pressungen und Biegebeanspruchungen der Einzeldrähte im Seil auftreten. Herstellungsspannungen Von der Drahtherstellung herrührende Spannungen (Kaltverfestigung) im Draht sind gewünscht, weil sie die Festigkeitssteigerung bewirken. Bei der Seilherstellung (Verflechtung der Drähte) erfahren die Drähte weitere Zug-, Biege- und Torsionsbeanspruchungen, die bei allen Seilmacharten zu mehr oder weniger großen Formänderungen (bleibende Verformungen des Drahtes) führen. Dadurch wird zwar ein Großteil der entstandenen Spannungen wieder abgebaut, ein Rest bleibt jedoch bestehen. Dieser ist rechnerisch kaum erfassbar.

75

SEILBAHNBAU

erläuternde Bemerkung Theoretische Untersuchungen dafür gibt es in der Literatur, z.B. HEINRICH, "Zur Statik der Drahtseile" in der Zeitschrift Wasserwirtschaft und Technik, Heft 28 bis 30, 1937, sie sind jedoch für die praktische Anwendung nicht geeignet.

Trotz Verwendung einer drall- und spannungsarmen Ausführung im Seil werden noch vorhandene Restspannungen durch die Wahl eines entsprechend erhöhten Sicherheitskoeffizienten berücksichtigt.

6.1

ZUGBEANSPRUCHUNG

Der Seilzug bewirkt im Seil eine Dehnung, eine Querschnittsverminderung und das Bestreben sich aufzudrehen und eine Flechtwinkeländerung. Das Seil wird als ein Bündel beanspruchter Einzeldrähte betrachtet. Die Dehnung des Seiles erstreckt sich gleich über den gesamten Seilquerschnitt. Der Einzeldraht δ übernimmt daher an der Gesamtzugkraft S den ihm proportional seiner Fläche an der Gesamtfläche A entsprechenden Anteil.

Die Zugspannung im Einzeldraht wird daher  z 

Die Zugsicherheit nZ beträgt:

S A

Seilspannk raft metallisch e Querschnit tsfläche des Seiles

F nZ  c S

Bruchkraft des Seiles Seilspannkraft

erläuternde Bemerkung Bei der Angabe einer Zugsicherheit muss immer auch die Art der Bruchlast, auf die bezogen wird, angegeben werden; Werte der Zugsicherheit sind sonst nicht vergleichbar. Die tatsächliche Zugsicherheit hängt von der tatsächlichen Bruchkraft des Seiles ab, die von - der tatsächlichen Festigkeit des Drahtes - dem tatsächlichem Querschnitt (Ist-Querschnitt) - der Verteilung der Seilspannkraft in den Drähten - der Schlaglänge (Störung des Flechtwinkels ergibt eine Änderung der Schlaglänge) - allenfalls vorhandenen Querschnittsverminderungen (Fehlern, Drahtbrüchen etc.) bestimmt wird. Die tatsächliche Zugsicherheit kann je nach Seilkonstruktion 5 bis 15 % kleiner als die rechnerische Zugsicherheit nZ sein.

76

SEILBAHNBAU

Seildehnung Die Dehnsteifigkeit des Seiles wird mit Ac  ESeil festgelegt, wobei Ac die Summe des metallischen Querschnittsfläche der Einzeldrähte i

n

 2 

i 1

4



und

ESeil der fiktive Seildehnungsmodul (fiktiver Elastizitätsmodul) bedeuten.

erläuternde Bemerkung Zur eindeutigen Trennung der Elastizitätsmodule wird im Folgenden festgelegt: ESeil Elastizitätsmodul des Seiles ES Elastizitätsmodul Stahl

Für gereckte Spiralseile und Litzen kann näherungsweise E Seil  E S  cos 3  gesetzt werden. (Flechtwinkel ω). Über den jeweiligen Seildehnungsmodul ESeil gibt der Seilhersteller Werte an. Bei Litzenseilen ist nur eine grobe Abschätzung möglich, da die Querkontraktionszahl der Litzenwendel einen wesentlichen Einfluss auf den Seildehnungsmodul hat. Daher ist es bei Bedarf (z.B. bei einem fixabgespannten Förderseil) notwendig, den Seildehnungsmodul ESeil für das gegenständliche Seil experimentell zu ermitteln.

E Seil  0,80 ES

Tragseile:

0,75 

Zugseile:

E Seil  0,50 ES

150.000 bis 170.000 N/mm²

90.000 bis 120.000 N/mm²

erläuternde Bemerkung Durch die neuartigen Seilkonstruktionen (mit optimierten Drahtdurchmessern oder verdichteten Seilen oder Seilen mit Kunststoffzwischenlagen) wird der Elastizitätsmodul E Seil in nicht unbedeutender Höhe angehoben. Die Normbestimmungen legen fest, dass für Zugseile mit zwei verschiedenen Elastizitätsmodule gerechnet werden soll: Für ein neues Seil 80 kN/mm² und für ein gebrauchtes Seil 120 kN/mm². Der Elastizitätsmodul ist einerseits für die Anfangslängung des Seiles und für die Berechnung des Spannweges bei einseitig abgespannten Seilen und andererseits bei fixabgespannten Seilen wichtig.

77

SEILBAHNBAU

Aufdrehbestreben des Seiles; Seildrall Tip.sinωp

Tip.sinωp Tip.sinωp

rp ωp S

Tip.cosωp

S Tip.sinωp

S

Tip

Abb.: Aufdrehbestreben des Seiles unter der Zugkraft S

Die Seilspannkraft wird auf alle Einzeldrähte des Seiles entsprechend deren Querschnittsfläche aufgeteilt. Das Seil ist mit p Lagen und i Anzahl der Drähte in den einzelnen Lagen aufgebaut.

Tip.cosωp

S   Tip  cos  p p

i

ωp

Tip.sinωp Tip

Als Näherung wird angenommen, dass der Flechtwinkel ω in den einzelnen Lagen konstant ist. Die Zugspannung über das Seil ist gleich der Zugspannung in den Einzeldrähten

m 

S Tip  Ac Aip

Der Seildrall (Verdreh- bzw. Torsionsmoment) Mt über das gesamte Seil wird

M t  Tip  sin  p  rp , i

der Quotient

p

Mt  S

 T  sin   r  T  cos  ip

i

ip

i

M t  S   i

p

Tip  sin  p  rp Tip  cos  p

p

p

p

und somit

p

p

Mt  S  

Der Faktor μ (Dimension einer Längeneinheit) ist eine von der Seilkonstruktion abhängige Größe. Der Seildrall und damit das Bestreben des Seiles sich aufzudrehen wächst proportional mit der Seilspannkraft. Das Torsionsmoment Mt wird daher auch als „Belastungsdrall“ bezeichnet. Aus der Formel ist zu erkennen, dass Seile in Gleichschlagausführung einen größeren Seildrall aufweisen wie Seile in Kreuzschlag.

78

SEILBAHNBAU

Der Seildrall kann zu der gefürchteten Schlingenbildung bei der Seilmontage führen, wenn entweder die Zugkraft S beim Auflegen des Seiles zu gering ist oder die Seilenden nicht gegen Verdrehen gesichert (geknebelt) werden.

S

Druck !

S Abb.: Schäden durch Seildrall

Das Seil wird in der Schlinge auf Druck beansprucht, wodurch die Drähte knicken und das Seil unbrauchbar wird. Auch bei verhinderter Verdrehung der Endquerschnitte kann es über die Seillänge zu einer Veränderung der Schlaglänge, damit zu einer teilweisen Verdrehung der Seilquerschnitte und zu einer ungleichmäßigen Verteilung der Spannkraft auf die Einzeldrähte kommen (z.B. bei einem langen Seil mit großem Höhenunterschied).

erläuternde Bemerkung Bei Seilbahnen, die einen großen Höhenunterschied aufweisen (Höhenspannkraft), bewirkt das Eigengewicht des Seiles bereits einen oft merkbaren Seildrall. Bei Seilen von Umlaufbahnen mit einem geringen Fahrzeugabstand bewirken diese Fahrzeuge bereits eine ausreichende „Knebelung“ und damit eine Verhinderung eines spürbaren Seildralles. Werden bei Seilbahnen leichte Sessel oder Kabinen vereinzelt auf das Förderseil befestigt, so kann durch Anbringung einer Seilmarkierung in der Talstation oft beobachtet werden, dass das Seil in der Bergstation zur Klemme oder zum Klemmapparat verdreht ankommt. Das bedeutet, dass der Seildrall die Reibungskräfte zwischen dem Seil und den Klemmbacken überwunden und sich gedreht hat. Zum Seildrall gibt es verschiedene Untersuchungen in der Literatur, z.B. ENGEL, "Das Drehbestreben der Seile", ÖIZ, Heft 1/1958, oder Institutshefte des Institutes für Eisenbahnwesen der TU Wien aus 1993 und 1994.

l

Mt

Die Verdrehsteifigkeit D des Seiles wird in Nmm²/° angegeben. Der auf die Längeneinheit bezogenen spezifische Verdrehwinkel δ wird zu   Der Endverdrehwinkel α wird mit  

Mt . D

Mt S  l   l berechnet. D D

Auch hier ist die lineare Proportionalität des Verdrehwinkels zur Größe der Seilspannkraft erkennbar.

79

SEILBAHNBAU

Flechtwinkeländerung Der Flechtwinkel (Schlagwinkel) ω wird durch die Längung des Seildrahtes durch die Zugbeanspruchung und durch das Aufdrehbestreben des Seiles beeinflusst.

r.α

ω

l*

Δω ω

2r

2rπ

l/2

l

l* stellt die wahre Länge des Drahtes bei einer Schlaglänge l dar.

tan  

r  S    r l D

Durch die Flechtwinkeländerung wird der Seilverband gestört. Verschiedene Radien der Drahtlagen erzeugen verschieden große Flechtwinkeländerungen. Bei der Bewegung (Zug- und Förderseile) oder beim Befahren der Seile (Tragseile) werden die Seile „verdichtet“. Das bedeutet, dass die Drähte im Seil ihren Platz im Seilverband entsprechend der Belastung einnehmen. Daher treten im Betrieb einer Seilbahn Nachdehnungen auf. Diese sind nicht auf plastische Verformungen der Einzeldrähte zurückzuführen, sondern auf bleibende Dehnungen zufolge der Seilverdichtung. Eine grobe Abschätzung beträgt die bleibende Dehnung bei Tragseilen ca. 0,5 ‰ und Zugseilen ca. 1,0 ‰

erläuternde Bemerkung Die fabrikneuen Seile werden aufgelegt und kurze Zeit nach der Seilauflage müssen sie gekürzt oder nachgespannt werden. Manche Seilbahnunternehmer lassen nach der Seillieferung (Abrollen der Seile von der Seiltrommel und Seil liegt entlang der Trasse auf den Stützen) und vor dem Spleißen das Seil einen oder mehrere Tage rasten.

80

SEILBAHNBAU

6.2

BIEGEBEANSPRUCHUNG

Die Bestimmung der Biegesteifigkeit ist von wesentlicher Bedeutung für die Ermittlung der Biegespannungen im Seildraht und der Biegung von Drahtseilen. Obwohl die Biegesteifigkeit des Seiles eine konstruierte Größe ist, erleichtert sie die Vorstellung der Vorgänge bei der Biegung. 6.2.1 Biegung mit vorgegebener Krümmung Biegung mit vorgegebener Krümmung tritt dann ein, wenn das Seil gezwungen wird eine vorgegebene Lage einzunehmen. Als typisches Beispiel dafür ist der Seilumlauf bei einer Antriebs-, Gegen-, Ablenk- oder Umlaufscheibe.

d D

Abb.: Biegung mit vorgegebener Krümmung an einer Seilscheibe

1 2 M  B  B r D y 

Vorgegebenes Biegemoment Die vorgegebene Krümmung

und

M   y  EI x

M 1 und die Biegespannung     1,5 2 W r 1  y   erläuternde Bemerkung

Annahme: Das Seil als homogener Stab Diese Annahme beruht auf der vollkommenen Verhinderung einer Verschiebung zwischen den Drähten. Damit wird das Widerstandsmoment

2I W  x x d

nach dem Satz von Steiner wird das Trägheitsmoment und die Biegesteifigkeit das Biegemoment

M 

I

x



² )   ( I ip  Aip  yip i p

B  E I S x 2 D

E I S x

und die Biegerandspannung am Seil wird



b



M W



2E  I  d S x 2D  I x

  E  b

S

d D

81

SEILBAHNBAU

Annahme: Das Seil als ein reibungsloses Drahtbündel Diese Annahme beruht auf der vollkommenen unbehinderten Verschiebung zwischen den Drähten. Bei Drahtdurchmesser δ wird das Trägheitsmoment des Einzeldrahtes I i  Und des Drahtseilbündels I x 

 I i

 4  64

ip

p

Damit wird das Widerstandsmoment Wx 

2I x



und die Biegesteifigkeit

die Biegerandspannung am Einzeldraht wird  b  

σ b  E S 

 D

B  ES  I x

M 2 ES  I x    W 2D  I x

Formel nach REULEAUX

erläuternde Bemerkung In einem Litzenseil betragen die gemessenen Drahtbiegerandspannungen ungefähr 10 % mehr als die theoretische Biegerandspannung nach Reuleaux. Die Dauerfestigkeitsnachweise bei der Bemessung von Seilen beim Scheibenumlauf nach den früheren österreichischen Drahtseilbedingnissen erfolgt nach dieser Gleichung. Die neuen europaweit geltenden Normen begrenzen das Durchmesserverhältnis δ/D und d/D.

Tatsächlich tritt der Zustand eines „reibungsfreien Drahtbündels“ erst nach Überwindung der inneren Reibungskräfte zwischen den Einzeldrähten ein.

σ‹σR

σ›σR σ

Abb.: vereinfachte Spannungsverteilung der Biegespannung vor und nach der Überwindung der Reibung

Bei mehreren Drahtseillagen im Seil tritt die Überwindung der Reibungskräfte zwischen den Drähten abschnittsweise ein.

σ‹σR

Abb.: vereinfachte Spannungsverteilung der Biegespannung mit teilweise überwundener Reibung erläuternde Bemerkung Bei jedem Umlauf des Seiles um eine Seilscheibe treten diese Verschiebungen zwischen den Seildrähten auf. Deshalb ist insbesonders die Seilschmierung im Inneren des Seiles wichtig.

82

SEILBAHNBAU

6.2.2 Biegung mit freier Krümmung Die Seillinie wird durch die Biegesteifigkeit des Seiles bestimmt. Die Belastung ist punktförmig anzunehmen. Typische Fälle sind Rollenlasten des Fahrzeuges auf das Tragseil wirkend oder Klemmenlasten auf dem Zug- bzw. Förderseil im freien Seilfeld. In diesem örtlich begrenzten Untersuchungsbereich des Seiles ist die Biegesteifigkeit nicht vernachlässigbar. Die Annahme eines biegefreien Seiles führt bekanntlich zur Kettenlinie, wie sie für die Betrachtung des gesamten Seilfeldes zutreffend ist.

y Q

S

S x α S α

Seillinie, wenn keine Biegesteifigkeit angenommen wird (Kettenlinie)

S

α Q

Abb.: Seillinie unter einer Einzellast bei freier Krümmung

Näherungsweise wird angenommen, dass über die gesamte Biegelinie ein konstantes Trägheitsmoment des Seiles gegeben ist und ausschließlich kleine Ablenkwinkel auftreten. Dann wird

Q 2S

sin     tan  

Eine kleine Krümmung vorausgesetzt wird M 

1  B  y   B r

Mx  S  y

und

S  y  y  B und der Zusammenhang kann als homogene Differentialgleichung 2.Ordnung angeschrieben werden:

B  y  S  y  0 Lösung der Differentialgleichung:

y  

S y 0 B

mit

a2 

S B

y a 2  y  0

wird

Ansatz einer Exponentialfunktion:

y  C1  eax  C2  e  ax

y  a  C1  eax  a  C2  e  ax

y  a 2  C1  eax  a 2  C2  e ax

Randbedingungen: da der Wert e ax  0 ist, muss

1)

x    y  0  y  C1  eax  0

2)

x  0  y    tan  a  C2  e ax  

Die Krümmung

1  y  ist allgemein r

Q 2S

daraus folgt C2 

y  a 2  C2  e  ax

C1  0 sein

Q  2S  a

Q 2S 

S B

83

SEILBAHNBAU

y  

S  B

Q 2S 

S B

 e ax

2B  Q

y  C2  e ax 

Die Gleichung der Seillinie ist

2S  Am Lastort x=0 wird

Q

y x 0 

Q

y  

und somit

2S 

und die Krümmung

S B

S B

S B

 e ax

 e ax

y x0 

M  B

Q 2B 

S B

Q

M x 0  S  y 

und das größte als äußere Belastung auftretende Biegemoment wird

2

S B

Das innere und das äußere Moment ist gleichzusetzen, wobei für das Seil wieder die zwei Grenzfälle für die Biegesteifigkeit (homogener Stab und reibungsloses Drahtbündel) untersucht werden. Annahme: Das Seil als homogener Stab

Q

M 2

S B

Q

 2

S ES  I x

das Widerstandsmoment W 

Ix 2 d

und das Trägheitsmoment I x 

 I i

ip

 Aip  yip2 

p

Nun wird ein Faktor (Füllfaktor f – siehe Abschnitt 3.7) eingeführt wird, der als Quotient der theoretischen und der wahren umschriebenen Seilfläche angeführt ist:



 2 

4 A f  c  ip 2 d  Au 4 somit werden die Fläche und das Trägheitsmoment des Seiles

Ix 

d 4  f 64

und

Ac 

d 2  f 4

Die Biegerandspannung  b 

b 

Q  d  ES 4 S 

2

M ; W

b 

und vereinfacht

d  Ac 16

die Biegerandspannung ist daher

Ix 

oder

d2  Ac 16

Qd S 4I  ES  I

b 

b  Q 

oder

b 

Q  d  ES 4 S  I

Q  ES S  Ac

ES S  Ac

Formel nach ISAACHSEN

84

SEILBAHNBAU

erläuternde Bemerkung Annahme: Das Seil als ein reibungsloses Drahtbündel Jeder Einzeldraht i trägt zum inneren Biegemoment bei.

Q i

M  i 2

i B i

M

i

Q i

 S

M  i

2

S

i E I S ix

Das Trägheitsmoment des Einzeldrahtes beträgt

I  i

 4  64



2 16

A i

Die Biegerandspannung am Einzeldraht wird somit



M       b W I 2 i

Q  i 2

M

E S Q  i S A i i

S

i 2

2

E  A S 16 i Nachdem auf Grund der gleichmäßigen Dehnung aller Einzeldrähte über den gesamten Seilquerschnitt (  Seil

  Draht ) die

Zugspannung σz ebenfalls gleichmäßig über den Querschnitt verteilt ist, wird die Biegerandbeanspruchung jedes Einzeldrahtes ebenfalls gleich sein. Das Produkt S  A ist konstant, sodass unabhängig, ob mit der Annahme eines i i homogenen Stabes oder eines reibungslosen Drahtbündels die Biegerandspannung gleich groß ist.



b

 Q

E

S SA c

WYSS hat neben der theoretischen Bestimmung der Biegerandspannung auch Messungen durchgeführt, wobei die Biegerandspannungen gemäß der Formel nach ISAACHSEN nicht erreicht werden. Die größten gemessenen Biegerandspannungen betragen etwa 85 % der theoretisch ermittelten Biegerandspannungen. Auf Grund dieser Versuche wird die Biegerandspannung nach der Formel

 b  0,85  Q 

ES S  Ac

bestimmt.

Bei weiterer Umformung der Formel nach Isaachsen wird die Biegerandspannung

 b  0,85 

Q S  ES Q   0,85    z  ES S Ac S erläuternde Bemerkung

Aus der vorangeführten Formel zur Ermittlung der Biegerandspannung im Einzeldraht des Seiles wird die Bedeutung des Querbelastungsverhältnisses Q/S für die Lebensdauer des Seiles erkennbar. Bei einem großen Querbelastungsverhältnis (z.B. 1/10) treten wesentlich höhere Biegerandspannungen im Seildraht auf als bei einem kleinem Querbelastungsverhältnis (z.B. 1/25). Bei einer Anhebung der Seilspannkraft (geringere Zugsicherheit) wird bei gleicher Querlast die Lebensdauer erhöht.

85

SEILBAHNBAU

6.2.3 Überlagerung der Biegerandspannungen Wie in der vorangeführten allgemeinen Gleichung des Krümmungsverlaufes bzw. der Verteilung der Biegemomente im Seil bei freier Krümmung gezeigt, klingen die Biegemomente exponentiell ab. Wenn nun mehrere Einzellasten nahe am Seil angreifen, führen diese zu einer gegenseitigen Beeinflussung. Ein typischer Fall für die Beeinflussung benachbarter Lasten ist das Befahren des Tragseiles mit einem Wagen, der mehrere Laufrollen hat. Als ausreichende Näherung können die Momente unter jeder Rolle summiert werden.

Biegerandspannungen

i+2

i+1

i

b bx

x Abb.: Beeinflussung benachbarter Lasten bei einem Tragseil durch ein Laufwerk

Nach WYSS kann das Abklingen eines Biegemomentes in einem Seil dargestellt werden. 

    bx  e110,83 b

z

Für den Abklingfaktor λ wird beim reibungssteifen Seil x/d und beim reibungsfreien Seil x/δ angenommen. σbx ist jene Biegespannung, die zusätzlich an einem Lastort i zufolge einer im Abstand x angreifenden benachbarten Last wirkt. Da der Seildurchmesser d wesentlich größer als ein Drahtdurchmesser δ ist, klingt das Biegemoment im reibungsfreien Seil im Vergleich zum reibungssteifen Seil viel rascher ab. Nach WYSS ist bereits in 1/10 jener Entfernung, die für das reibungssteife Seil errechnet wird, das Biegemoment im reibungsfreien Seil praktisch auf Null abgeklungen. Die Entfernung, für die das Biegemoment bei einem reibungssteifen Seil auf die Hälfte (λ0,5) bzw. auf 0,1 % (λ0,001)abgeklungen ist, beträgt nach WYSS

0,5  76,86  d 

1

z

und

0,001  100,5

Bei reibungsfreien Seilen, z.B. Förderseilen oder Zugseilen braucht der Einfluss benachbarter Lasten, z.B. innerhalb von Rollenbatterien, nicht berücksichtigt werden.

86

SEILBAHNBAU

Einfluss eines elastischen Futters Bei modernen Seilbahnen sind Seilrollen und Seilscheiben mit einer elastischen Einlage als Seilauflage ausgerüstet. Die zuvor getroffene Annahme hinsichtlich der Überlagerung der Biegerandspannungen ist daher als sehr ungünstig anzusehen. Die elastischen Einlagen (Futterung) verringern die Biegespannungen und die Oberflächenpressungen. Als Futterungsmaterial wird bei Seilrollen üblicherweise Gummi, bei Laufrollen und Seilscheiben Gummi oder Bekorit (härterer Kunststoff) eingesetzt. Die ermittelte Biegerandspannung im Falle der freien Krümmung geht von der Annahme einer Punktberührung aus. Eine Verringerung der Biegespannung tritt dann ein, wenn anstelle der Punktberührung durch die elastische Einlage die Auflage des Seiles auf einer Druckellipse erfolgt. erläuternde Bemerkung Das Problem wurde u.a. von CZITARY, Verhalten eines Drahtseiles auf einer Rolle mit elastischem Futter, Ing. Archiv Heft 4/1957, und von ENGEL, Zur Biegebeanspruchung eines Seiles auf einer elastisch gefutterten Rolle, ÖIAZ Heft 3/1957, untersucht.

Scheibenumlauf

Querbelastung

σb

σb

Weg theoretischer Biegeverlauf

Weg

tatsächlicher Biegeverlauf

tatsächlicher theoretischer Biegeverlauf Biegeverlauf Abb.: Einfluss der Futterung auf die Biegespannungen

Die Gesamtbeanspruchung eines Seildrahtes setzt sich aus der Zugspannung und der Biegerandspannung im Einzeldraht zusammen 

ges

    , wobei die Biegerandspannungen bei jedem z b

Scheibenumlauf oder bei jedem Befahren des Seiles auftreten. erläuternde Bemerkung Die Festlegung einer „Dauersicherheit“ oder besser eines ausreichenden Widerstandes gegenüber einer Wechsel- oder Schwellbeanspruchung liegt nahe. So wurden in Österreich bis 2004 diesbezügliche Nachweise für die Seile verlangt und geführt. Mit den nunmehrigen EN-Normen werden, wie in allen anderen Seilbahnländern, der Durchmesser der Seilscheiben oder die Querbelastung in Abhängigkeit vom Seil- oder Drahtdurchmesser ermittelt .

Tragseile schmiegen sich an Seilschuhe (Stützeschuhe oder Stationsschuhe), an Ablenkscheiben und an Verankerungstrommeln (Stationen). Für die Ermittlung der Biegerandspannung werden die Tragseile als reibungssteif angenommen. Zug- und Förderseile weisen bei Seilrollen und Klemmen Punktberührung auf. Für die Ermittlung der Biegerandspannung werden die Zug- und Förderseile als reibungssteif angenommen. Zug- und Förderseile schmiegen sich an Scheiben (Ablenk-, Umlenk-, Antriebsscheiben) an; sie sind als reibungsfrei zu rechnen.

SEILBAHNBAU

6.3

87

OBERFLÄCHENPRESSUNG

Oberflächenpressungen treten im Bereich der Biegedruckspannungen auf und sind abhängig vom Futterwerkstoff und vom Durchmesser der Scheiben/Rollen, sowie davon, ob Anschmiegen oder Punktberührung eintritt. Auf Grund des räumlichen Spannungszustandes wirkt nur ein Teil der Oberflächenpressungen in Richtung der Zug- und Biegespannungen und ist daher als Erhöhung dieser Beanspruchung in Rechnung zu setzen. Nach WYSS werden daher Vergleichsspannungen erhalten. Pressung an vorgegebenen Krümmung Bei vollständigem Anschmiegen an eine vorgegebene Krümmung (Seilscheiben, Tragseilschuhe) wird die größte Pressung

pmax 

3S Dd

Bei Antriebsscheiben wird die Umfangskraft durch Reibung zwischen der Seilfutterung und dem Seil übertragen. Die Umfangskraft ist dabei der Unterschied zwischen den Seilspannkräften S1 und S2 an der Seilscheibe. Die Seilspannkraft für die Ermittlung der größten Pressung kann vereinfacht angesetzt werden:

Sm  0,5  ( S1  S2 ) erläuternde Bemerkung Ein Futterwerkstoff ist dann tauglich, wenn seine Druckfestigkeit größer als die maximale Pressung ist. Für Gummi kann die zulässige Pressung mit etwa dem halben Wert der Härte nach Shore A angenommen werden (in Ausnahmefällen auch der volle Wert). Bei einer Futterung aus Gummi wird mit einem Elastizitätsmodul E F von ca. 10000 N/mm² gerechnet. Bei weniger elastischem Futter als Gummi (EF > 10000 N/mm²) treten höhere örtliche Pressungen sowohl am Futter als auch an der Seiloberfläche auf. Da nach WYSS nur ein Teil der Pressung in Richtung der Zug- und Biegespannungen wirkt, wird für die Gesamtbeanspruchung σges erhalten: für die Druckzone von verschlossenen Seilen: Litzenspiral-/Litzenseilen: für die Zugzone von allen Seilarten:

   ges   z   b   0,35 p max

 ges   z   b  0,4 p max



 ges   z   b



Wird der Scheibendurchmesser entsprechend groß und die Futterung elastisch gewählt, kann der Wert pmax vernachlässigt werden. Bei einem Stützenschuh treten am Tragseil auch in der Biegezugzone beim Überfahren durch das Laufwerk Oberflächenpressungen auf. Diese sind nach WYSS für die Zugzone von verschlossenen Seilen: Litzenspiralseilen:

   ges   z   b   0,35 p max

 ges   z   b  0,26 p max

wobei pmax als Pressung infolge der Rollenlast zu berechnen ist.

Pressung bei freier Krümmung An Streckenrollen (Stützen) oder an Laufwerksrollen (Fahrzeug) tritt keine vollständige Punktberührung auf. Das elastische Futter wird durch die Rollenlast verformt, sodass eine Druckfläche entsteht.

88

SEILBAHNBAU

Die Größe der Flächenpressung zwischen Seil und Rolle wird beeinflusst durch - den Rollendurchmesser DR - den Rillendurchmesser im Futter der Rolle DF - den Seildurchmesser d - den Drahtdurchmesser δ in der Außenlage - die Schlaglänge und der Machart des Seiles - dem Krümmungsradius der Seilachse, also vom Quotienten d/DR Nach der allgemeinen Gleichung der Hertz‘schen Pressung ist

pmax  wobei:

3Q 2   a  b

Q die Querlast und a, b die Halbachsen der Druckfläche (Druckellipse) sind.

Die mittlere spezifische Oberflächenpressung beträgt nach WYSS

pm 

2 Q  pmax  3  a b

In der Regel gilt bei Gummi als Futtermaterial a : b = 3 : 1. erläuternde Bemerkung WYSS hat aus der Hertz‘schen Gleichung eine allgemein für alle Seile geltende Formel hergeleitet, die auch die Form der Seilrille (den Rillendurchmesser DF) und die unterschiedlichen E-Module von Seil und Futter berücksichtigt. Der anzunehmende Elastizitätsmodul Em ist wie folgt zu ermitteln

1

 1 E  S

 0,5  

Em Bei einem dem Seil angepassten Rillendurchmesser wird



1 EF

   

2 d Q 2 p max  0,38  3 E m  3 3 2 2 DR d Bei einem dem Seil nicht angepassten Rillendurchmesser wird

2   d d Q 2 3 p max  0,38  3 E m  3  1   D  D   d 2  R F  Damit wird nach WYSS die maximale Oberflächenpressung für eine angepasste Seilrille und für EF < 50000 N/mm² Q 2 DR Pressungen bei Seilrollen mit Gummifutter sind etwa 115-mal kleiner als bei Stahlrollen und noch 10-mal kleiner als bei Rollen mit einem Futter aus Kunststoff. Bei Personenseilbahnen werden daher aus Gründen der Seillebensdauer immer gefutterte Rollen und Scheiben verwendet. Da wieder nur ein Teil der Oberflächenpressung in Richtung der Zug- und Biegespannungen wirkt, gilt nach WYSS für die örtliche Pressung pö bei p max  0,602  3 E F  3

verschlossenen Seilen:

pö  1,05 p max

Litzenspiralseilen:

pö  2 p max

Litzenseilen:

pö  2,25 p max

Die Gesamtspannung σges in der Biegedruckzone ergibt sich damit für verschlossene Seile: Litzenspiralseile und Litzenseile:

   ges   z   b   0,35 pö

 ges   z   b  0,26 pö

89

SEILBAHNBAU

6.4

SEKUNDÄRE BIEGEBEANSPRUCHUNG

Beim Abstützen der Drähte einer Drahtlage auf den darunter liegenden Drähten der benachbarten Drahtlage entstehen - insbesondere bei einem Seilaufbau mit Drahtkreuzungen - sekundäre Biegebeanspruchungen.

P

ω Drahtlage p+1

δ δ

Drahtlage p Stützlänge l st

Abb.: Biegebeanspruchung im Seildraht durch Drahtkreuzungen

M max 

P  lst P   16 16  sin

Wenn unter dieser Belastung die auftretenden Hertz'schen Pressungen größer als die Festigkeit des Drahtwerkstoffes sind, treten plastische Verformungen auf. Diese Kerbwirkungen führen zu Aufhärtungen (Materialversprödung), die zu Mikrorissen und Dauerbrüchen der Drähte führen können.

SEILBAHNBAU

7

90

SEILBEMESSUNG

Die Gesamtbeanspruchung des Seildrahtes setzt sich aus folgenden Einflüssen zusammen:

 tot   H   z   p   b1   b2  f1  f 2 H z p  b1  b2 f1 f2

Herstellungsspannung Zugspannung aus der Seilspannkraft Spannung aus der Oberflächenpressung primäre Biegebeanspruchung nach Reuleaux oder Isaachsen sekundäre Biegebeanspruchung aus dem Seilaufbau Beanspruchung aus dem Seildrall Beanspruchung aus der Drahtreibung

Zu diesen Komponenten ist festzuhalten, dass -

Herstellungsspannungen nicht erfassbar sind

-

zusätzliche Beanspruchungen großteils durch die Wahl der Seilkonstruktion sehr gering gehalten werden können

-

bei (hoch-)elastischem Futter, z.B. Gummi, sind Oberflächenpressungen nicht maßgeblich und daher vernachlässigbar

-

Beanspruchungen aus dem Seildrall bzw. aus der Drahtreibung durch betriebliche Maßnahmen gering gehalten werden können (Seilschmierung) und daher in ihrer Größe nicht quantifizierbar sind.

Somit bleibt als wesentlichste Bemessungsgrundlage des Stahlseiles die Gesamtbeanspruchung aus der Zug- und Biegebeanspruchung.

erläuternde Bemerkung Die Bemessung der Seile erfolgt nicht ausschließlich unter der Überlegung der ausreichenden Sicherheit gegenüber einem Seilversagen. Die Bemessungsregeln beinhalten oft konstruktive Vorgaben, die aus der Praxis stammen und die sich empirisch bewährt haben. Dazu zählen unter Anderem das Querbelastungsverhältnis, die Zugsicherheit, der Durchmesser von Seilscheiben, das Drahtbruchverhalten unter Dauerbelastungen, die Seilprüffristen. BITTNER hat mit dem Ziel, die Überlagerung der Zug- und der Biegebeanspruchung im Seildraht als Bemessungsgrundlage von Seilen unter Berücksichtigung der Materialermüdung eine Methode der Seilbemessung entwickelt und in ISR Heft 4/1969 und Heft 1 + 2/1970 veröffentlicht. Diese Methode wurde in die österreichischen Vorschriften (Drahtseilbedingnisse 1973, 3. Auflage 1980) aufgenommen. Mit Inkrafttreten der Europäischen Normenreihe für Seilbahnen gelangt diese Methode nicht mehr zur Anwendung.

Im Folgenden werden die Zugsicherheiten und die Angaben zur Begrenzung der Biegespannungen im Seil angeführt, die in der ÖNORM EN 12930 (Berechnungen) und der ÖNORM EN 12927-2 (Seile – Sicherheitsfaktoren) angegeben sind.

SEILBAHNBAU

7.1

91

TRAGSEIL

Zugsicherheit Damit eine straffe Seilführung (feste Fahrbahn und ruhiges Befahren) erzielt wird und damit die Biegebeanspruchung an den Seilunterstützungspunkten (Stützenschuhe, Stationsschuhe) begrenzt wird, ist auf Grund praktischer Erfahrungen die Zugsicherheit n Z festgelegt mit kleinste Zugsicherheit im Betrieb

nZ min = 3,15

bei Berücksichtigung einer Tragseilbremsung

nZ min = 2,70

bei Berücksichtigung der Einwirkungen von Wind und Eis außer Betrieb nZ min = 2,25 Begrenzung der Biegebeanspruchungen (freie Biegung) Zur Begrenzung der Biegebeanspruchung und zum Erreichen einer wirtschaftlichen Lebensdauer ist das Querbelastungsverhältnis η (Quotient der kleinste Seilspannkraft Smin zur größten Fahrzeuglast Qmax) begrenzt. Für Tragseile, die mit Gewichten oder mit hydraulischen Einrichtungen abgespannt sind: η = 10 Für fix abgespannte Tragseile:

η=8

Das Querkraftverhältnis einer einzelnen Laufrolle darf bei Verwendung eines Futterwerkstoffes mit einem Elastizitätsmodul E > 5 000 N/mm² den Wert ηR = 80 und bei Verwendung eines Futterwerkstoffes mit einem Elastizitätsmodul E ≤ 5 000 N/mm² den Wert ηR = 60 nicht unterschreiten.

erläuternde Bemerkung Bei mehr als 8 Rädern ist eine Erhöhung des kleinsten Radlastverhältnisses auf ηR ≥ 120 zweckmäßig.

erläuternde Bemerkung Bei Materialseilbahnen (meist 4-rollige Laufwerke) beträgt das Rollenastverhältnis ηR: für Wagenfolgezeiten von t ≥ 60 s ηR = 60 für Wagenfolgezeiten von t ≤ 20 s ηR = 120 Zwischenwerte können interpoliert werden; für Anlagen, die nur befristet aufgestellt werden, gelten die halben Werte.

SEILBAHNBAU

92

Begrenzung der Biegebeanspruchungen (erzwungene Biegung) Die Biegespannungen an den Einzeldrähten des Tragseiles werden durch die Festlegung von Richtwerten für die konstruktive Ausführung der Abspannpoller oder der Tragseilschuhe in Abhängigkeit vom Seilnenndurchmesser d begrenzt. D/d ≥ 300 D/d ≥ 65

7.2

bei Bewegung des Tragseiles (Stützenschuh) bei keiner Bewegung des Tragseiles (Trommelverankerung, Stationsschuh)

ZUG- und GEGENSEILE

Zugsicherheit Die Größe der kleinsten Zugsicherheit nZ min ist hauptsächlich empirisch begründet. Die Erfahrungen zeigen, dass bei einer kleinsten Zugsicherheit von ca. 4,0 sehr gute Lebenserwartungen des Zugseiles gegeben sind. erläuternde Bemerkung Tatsächlich ist aus Festigkeits- oder Sicherheitsüberlegungen diese Grenze keinesfalls zwingend. Arbeiten und theoretische Überlegungen zeigen, dass die Zugsicherheit als Bemessungsgröße auf Grund ihrer einfachen Festlegung zweckmäßig, aber keinesfalls technisch begründet ist.

Die normgemäßen kleinsten Zugsicherheitswerte sind bei Standseilbahnen nZ min = 4,20 Pendelbahnen nZ min = 3,80 Zweiseilumlaufbahnen nZ min = 4,00 Beim Nachweis Einhaltung der kleinsten Zugsicherheit sind dynamische Wirkungen beim Anfahren und Bremsen der Seilbahn zu berücksichtigen. Üblicherweise werden diese mit 0,15 m/sec² (Anfahren) und 0,40 m/sec² (Bremsen) angenommen. Die dynamischen Wirkungen sind näherungsweise in Form der Trägheit der bewegten Massen zu berücksichtigen, wobei die seilbedingten Massen als mit dem Seil fest verbunden und darüber gleichmäßig verteilt angenommen werden können. Ist die Seilbahn mit einer Fangbremse (Tragseilbremse bei einer Zweiseilpendelbahn oder Schienenzangenbremse bei einer Standseilbahn) ausgerüstet, muss bei Einfallen der Fangbremse die Zugsicherheit mindestens nZ min = 1,50 betragen. Bei endlosen Seilschleifen muss zur Sicherheit des Seilspleißes (Reibverbindung, Haftreibung) die größte Zugsicherheit mit nZ max ≤ 20 begrenzt werden, wobei dynamische Wirkungen nicht berücksichtigt werden müssen.

93

SEILBAHNBAU

Begrenzung der Biegebeanspruchungen (freie Biegung) Zur Begrenzung der Biegerandspannung am Drahtseil darf das Querlastverhältnis - bei einem Fahrzeug mit einer Einzelklemme oder mit zwei Klemmen, die einen geringeren Abstand als zwei Schlaglängen des Seiles aufweisen

Smin  15 Qmax -

bei einem Fahrzeug mit zwei Klemmen, die einen größeren Abstand als zwei Schlaglängen des Seiles aufweisen

Smin  12 Qmax nicht überschreiten. Begrenzung der Biegebeanspruchungen (erzwungene Biegung) Die Biegespannungen an den Einzeldrähten des Seiles werden durch die Festlegung von Richtwerten für die konstruktive Ausführung der Seilscheiben (Seilscheibendurchmesser D) begrenzt. Seilscheibendurchmesser D / Seildurchmesser d:

7.3

D/d ≥ 80

FÖRDERSEIL

Zugsicherheit Die Festlegung der Zugsicherheit bei Förderseilen erfolgt nach den gleichen Kriterien wie für das Zugseil. 4,0 ≤ nZ ≤ 20,0 Bei der Ermittlung der kleinsten Zugsicherheit werden die Kräfte infolge Beschleunigung (Anfahren) oder Verzögerung (Bremsen) wieder vereinfacht in der Größe der d’Alembertschen Trägheitskräfte berücksichtigt. Begrenzung der Biegebeanspruchungen (freie Biegung) Es gelten dieselben Bestimmungen wie beim Zug- und Gegenseil. Begrenzung der Biegebeanspruchungen (erzwungene Biegung) Es gelten dieselben Bestimmungen wie beim Zug- und Gegenseil.

7.4

SEILE VON MATERIALSEILBAHNEN

Für Materialseilbahnen gelten die Werte gemäß ÖNORM V 4001 (Materialseilbahnen, Zweiseilbahnen) und ÖNORM V 4003 (Materialseilbahnen, Einseilbahnen).

SEILBAHNBAU

8

94

SEILBAHNSYSTEME

Jede Seilbahn erfüllt unterschiedliche Interessen und Anforderungen. Die Wahl des Seilbahnsystems erfolgt dabei unter folgenden zu beachtenden Gesichtspunkten: - die Wirtschaftlichkeit des Seilbahnsystems - den Zweck der Seilbahn - die Anlageverhältnisse (Seilbahntrasse) - die klimatischen Verhältnisse - die Betriebsabwicklung - die Vorschriften und normativen Vorgaben - die technische Ausführbarkeit - die Förderleistung

Wirtschaftlichkeit des Seilbahnsystems Diese wird durch eine Kosten-Nutzen-Analyse untersucht. Die gewünschte Förderleistung (Personen/Stunde oder Lastenmasse/Stunde) muss zu den Anlage-, Betriebs- und Instandhaltungskosten (einschließlich Baukosten) während der Nutzungsdauer, die mit etwa 15 bis 25 Jahren für kuppelbare Seilbahnsysteme und mit etwa 30 bis 50 Jahren bei Standseilbahnen und Pendelbahnen angenommen werden kann, in einem ausgewogenen Verhältnis stehen. erläuternde Bemerkung Einige Seilbahngesellschaften schließen sich zu Betriebs- bzw. Verbundgemeinschaften zusammen. Mit einer Skikarte im Verbundnetz können somit mehrere Seilbahnen auch weiterer Seilbahnunternehmen benutzt werden, ohne dass jedes Mal ein neuer Fahrschein gelöst wird. Die Abrechnung (Aufteilungsschlüssel der Gewinn- bzw. Kostenteilung) erfolgt z.B. nicht nur über die Anzahl der beförderten Personen (Feststellung über Drehkreuze), sondern auch unter Berücksichtigung der Wertigkeit einer Seilbahn. So ist eine kuppelbare Sesselbahn mit einer höheren Wertigkeit versehen als ein fixgeklemmter Sessellift. Dies führt zum vermehrten Bau von hochwertigen Seilbahnsystemen, das nicht nur dem Seilbahnunternehmen nützt, sondern auch das Angebot an die Fahrgäste erhöht.

Zweck der Seilbahn Erschließung eines Erholungsgebietes (Skigebietes), Erfüllung eines Verkehrs- oder Transportbedürfnisses (Erschließung eines Siedlungsgebietes), Erhaltung eines regionalen Siedlungsraumes (Vermeidung von Abwanderungen durch touristische Erschließung), Ersatz für sonstige Transportmittel im unwegsamen Gelände. erläuternde Bemerkung Der Transport von Lebensmittel und Gebrauchsgüter (z.B. Brennmaterial) zu privaten oder touristisch geführten Almen und Berghütten erfordert oft eine Ladekapazität, die mit einfachen kleinen Systemen nicht gegeben ist. Aus diesem Grund wurden einige Pendelbahnen im Skigebiet errichtet, wo für den ausschließlichen Personenverkehr auch eine Sesselbahn gereicht hätte.

SEILBAHNBAU

95

Anlageverhältnisse (Seilbahntrasse) Die Geländeverhältnisse und der Geländeverlauf entlang der Trasse sind oft maßgebend. Der Projektant findet nicht immer ideales Gelände vor, sondern muss geologische und geotechnische Verhältnisse, das Vorhandensein einer Wildbach- und Lawinengefährdung, sowie Hindernisse im Trassenverlauf (z.B. überfahrende Gebäude, kreuzende Verkehrswege) berücksichtigen. erläuternde Bemerkung Die Trasse einer Seilbahn und damit auch die Stützenstandorte werden meist auf privatem Grund errichtet. Der Grundbesitzer muss daher seine Zustimmung zur Errichtung einer Seilbahn, die sein Grundstück überspannt, geben. Das Seilbahngesetz sieht zwar eine Enteignungsmöglichkeit im Interesse des Verkehrsbedürfnisses vor, allerdings sind solche Verfahren sehr langwierig und für das Seilbahnunternehmen daher nicht wirklich ein reales Mittel zum Durchsetzen seiner Interessen.

klimatische Verhältnisse Bei einer sehr ausgesetzten Seilbahn mit einem großen Bodenabstand muss deren Betrieb auf Grund einer höheren Windbelastung früher eingestellt werden als bei einer Seilbahn, die bodennahe u.U. sogar im Baumbereich geführt wird. In den Hochgebirgen sind neben Wind auch die Beeinflussungen durch Schnee- und Vereisungen zu berücksichtigen. erläuternde Bemerkung Hier wurde in den letzten Jahren insbesonders der Vorteil von Zweiseilbahnen (Pendelbahnen, Zweiseilumlaufbahnen) oder Doppelseilbahnen (Funitel, Funifor) ausgenützt. Bei Skigebieten, wo die große Transportleistung von Fahrgästen zu diesen nur durch Seilbahnen ermöglicht wird (z.B. die meisten Gletscherskigebiete Österreichs), ist die Rückbringung von Fahrgästen am späten Nachmittag ein unbedingt zu betrachtender Umstand, da in diesen Gebieten am Ende eines Skitages oft mehr als 10.000 Personen talwärts zu befördern sind. Bei Aufkommen von Wind sind daher windstabile Seilbahnsysteme besonders wichtig.

Betriebsabwicklung Es ist bei der Systemwahl zu berücksichtigen, ob ein ausschließlicher Winter- oder Sommerbetrieb geführt werden soll, oder ob ganzjährig ein Betrieb erforderlich ist. Die Beförderung im Winter erfordert geänderte Aussteigestellen für Fahrgäste mit angeschnallten Wintersportgeräten (Skier, Snowboards etc.) Es ist weiter zu unterscheiden, ob ausschließlich Fußgänger befördert werden oder ob eine gemischte Beförderung (Fußgänger und Wintersportler) stattfindet. So kann das Einbzw. Aussteigen von Fußgängern nur mit einer geringeren Fahrgeschwindigkeit stattfinden als bei Skifahrer, die über die Abfahrtsrampe abrutschen. Ebenfalls zur Betriebsabwicklung zählt das Erfordernis Wartungsarbeiten während der Stillstandzeit der Seilbahn vorzunehmen. erläuternde Bemerkung Bei Seilbahnen, die ganzjährig betrieben werden, ist dieser Umstand besonders wichtig, da wartungsintensive Seilbahnsysteme eine lange Betriebspause erfordern. Hier ist die Wahl eines einfachen Seilbahnsystems zweckmäßig. Zum Beispiel bedürfen Pendelbahnen oder Standseilbahnen wesentlich weniger Wartung als kuppelbare Seilbahnsysteme.

SEILBAHNBAU

96

Vorschriften und normativen Vorgaben Die anzuwendenden Normen sind im Anhang zum Skriptum angegeben. erläuternde Bemerkung Gesetzliche Grundlagen bilden ein wesentliches Kriterium für die Errichtung einer Seilbahn. Umweltbedingungen (Naturschutz, Denkmalschutz, Umweltverträglichkeitsnachweise usw.) sowie Forderungen der Grundbesitzer und Anrainer gründen oftmals wesentliche Entscheidungskriterien. Normbestimmungen erleichtern dem Konstrukteur die Planungsarbeiten. Allerdings können Normen bei „nicht normgemäßen“ bzw. bei „nicht üblichen“ Anlageverhältnissen oder bei Innovationen auch zu einschränkende bzw. hemmende Wirkungen haben.

technische Ausführbarkeit Diese Grenzen sind sowohl wirtschaftlich als auch durch die Forderung nach Betriebssicherheit beeinflusst. erläuternde Bemerkung Der Grundsatz, dass technisch alles möglich ist, stimmt bedingt. Allerdings werden für ein Sonderproblem nicht unbedingt Sonderlösungen gefunden. Wenn z.B. durch die gewählte Trassierung eine große Seilneigung auftritt, wird von den Herstellern nicht deshalb ein in Serienfertigung vorhandener Klemmapparat abgeändert, sondern die Trassierung erfolgt so, dass ein standardisierter Bauteil eingesetzt werden kann.

Förderleistung Die theoretische stündliche Förderleistung umfasst jene Anzahl von Personen, die von einer Seilbahn in einer Stunde bei größter Auslastung (jedes Fahrzeug voll besetzt, ungestörter Betrieb mit größter Fahrgeschwindigkeit) befördert werden können. Die tatsächliche Förderleistung ist geringer als die theoretische und wird vor Allem durch den Besetzungsgrad der Fahrzeuge beeinflusst. erläuternde Bemerkung Vor allem die Fahrzeuge mit einer geringen Fahrgastanzahl (Dreier- oder Vierersessellift, geschlossene Wagenkästen bis zu 6 Personen) haben gegenüber Großkabinen einen geringen Besetzungsgrad, da die Individualität der Fahrgäste ein nicht zu unterschätzender Faktor ist.

Die theoretische stündliche Förderleistung M einer Seilbahn ist das Produkt aus Anzahl n der Fahrzeuge, die in einer Stunde die Zielstation erreichen, und dem Fassungsraum P eines Fahrzeuges: (Pers/h) M  nP

97

SEILBAHNBAU

Theoretische Förderleistung einer Seilbahn im Pendelbetrieb Die Anzahl n der Wagen (Standseilbahn) oder der Kabinen (Zweiseilpendelbahn), die in einer Stunde die Zielstation erreichen, sind vom „Fahrtspiel“ t abhängig. Unter Fahrtspiel wird jene Zeitspanne genannt, die sich aus der Fahrzeit t1 und dem Stationsaufenthalt t2 zusammensetzt.

t  t1  t2 Bestimmung von t1:

v (m/sec) v=const.

v=const. Stützenüberfahrt Beschleunigung

Beschleunigung

Verzögerung

Stationseinfahrt

t (sec) t1 Abb.: Fahrdiagramm am Beispiel einer Pendelbahn

Die Beschleunigung, mit der die Seilbahn aus der Station bis zum Erreichen der größtzulässigen Fahrgeschwindigkeit (Nennfahrgeschwindigkeit) ausfährt beträgt üblicherweise 0,20 bis 0,30 m/sec². Die Verzögerung, mit der die Wagen in die Stationen einfahren, beträgt üblicherweise 0,20 bis 0,40 m/sec². Die Fahrzeit, mit der die Seilbahn mit konstanter Fahrgeschwindigkeit fährt, ist von der Trassenlänge L* abhängig. Bei einer hohen Nennfahrgeschwindigkeit (bis 12,0 m/sec) der Seilbahn wird meist auf Grund der hohen Zentripedalbeschleunigung beim Überfahren einer Stütze auf eine geringere Fahrgeschwindigkeit abgesteuert. Die Einfahrt der Wagen in die Station erfolgt mit einer sehr geringen Fahrgeschwindigkeit (etwa 0,3 m/sec), da am Ende der Fahrt der Wagen an den Stationspuffer auffährt. Der Fahrtablauf erfolgt durch die Seilbahnsteuerung (festgestellter Wagenstand und Vorgabe durch das Kopierwerk) automatisch. Er kann aber auch manuell erfolgen. Für die Bestimmung der Fahrzeit t1 werden die einzelnen Fahrtzeitabschnitte ermittelt und die Summe gebildet. Beschleunigungsphase:

t

vmax ab

ab: Beschleunigung (m/sec²)

bzw.

t

v2  v1 ab

98

SEILBAHNBAU

Verzögerungsphase:

t

vmax av

bzw.

t

v1  v2 av

av: Verzögerung (m/sec²)

Bestimmung von t2: Der Stationsaufenthalt setzt sich aus dem Zeitbedarf für die Türöffnung, für das Aus- bzw. Einsteigen der Fahrgäste, für das Türschließen und für die betrieblichen Handlungen, die für das Abfahren der Wagen notwendig sind, zusammen. Der Fahrgastwechsel (Ein- und Aussteigen der Fahrgäste) ist wesentlich von der Fahrgastanzahl, von der Türöffnungsbreite des Wagens, von der Möglichkeit einer Bereitstellung von Fahrgästen am Bahnsteig und vom Betriebspersonal der Seilbahn ab. erläuternde Bemerkung In der Literatur ist für den Fahrgastwechsel eine Zeitspanne von 0,5 bis 1,0 sec/Person angegeben. Diese Werte sind aber höchstens Richtwerte, da die maßgeblichen Einflüsse sehr variabel sind.

Die theoretische stündliche Förderleistung M wird durch die Bestimmung der Anzahl der Fahrtspiele in einer Stunde n und dem Wagenfassungsraum P ermittelt.

n

3600 3600  t t1  t2

und

M  P

3600 t1  t2

Theoretische Förderleistung einer Seilbahn im Umlaufbetrieb Die Anzahl n der Fahrzeuge, die in einer Stunde die Zielstation erreichen, ist von der Folgezeit t F abhängig. Die Folgezeit wird vom Gehängeabstand w am Seil (m) und von der Nennfahrgeschwindigkeit vmax (m/sec) ermittelt.

tF 

w vmax

Die Förderleistung beträgt

M

3600  P tF

erläuternde Bemerkung Bei einer Sesselbahn mit einem Sitzplatzangebot von 4 Personen und einer Folgezeit von 9 Sekunden beträgt die 3600 4 M   1600 Personen/Stunde. Förderleistung 9

Antriebe von Seilbahnen Seilbahnen werden heute fast ausschließlich mit Gleichstrommotoren (Thyoristorantrieb), den sogenannten Hauptantrieb, ausgerüstet. Der Motor treibt über Kardanwellen und über ein Getriebe (übersetzt den schnelllaufenden Motor zur langsam laufenden Antriebsscheibe, Drehzahlverhältnis etwa 1:40 bis 1:80) die Antriebsscheibe an.

99

SEILBAHNBAU

Abb.:

Getriebe (blau, mittig) mit zwei Abgängen zu zwei Antriebsscheiben

Jede Seilbahn, mit Ausnahme von sehr kurzen Standseilbahnen oder Schleppliften, muss zusätzlich mit einem Notantrieb ausgerüstet werden. Bei einer Störung des Hauptantriebes (Ausfall Stromnetz, Getriebe- oder Motorschaden etc.) wird ein vom Stromnetz unabhängiger Notantrieb (meist ein Dieselmotor, der über eine Hydraulikpumpe und einen Hydraulikmotor auf einen Zahnkranz der Antriebsscheibe wirkt) in Betrieb genommen und mit geringer Fahrgeschwindigkeit werden die Fahrgäste in eine Station befördert (Fahrgeschwindigkeit etwa 1,0 m/sec).

Abb.:

Hydraulikmotor (blau) wird bei Fahren mit dem Notantrieb eingerückt und treibt auf den Zahnkranz der Antriebsscheibe

Anhalten der Seilbahn, Bremsen Das Anhalten bzw. die Bremsung einer Seilbahn erfolgt durch den Antrieb (elektrische Motorbremse mit einstellbarere Verzögerung etwa 0,4 – 1,0 m/sec²) oder durch mechanisches Bremsen am Antrieb (genannt Betriebsbremsen) und an der Antriebsscheibe (genannt Sicherheitsbremsen). Betriebsbremsen können zwischen den E-Motoren und dem Getriebe oder an der Antriebsscheibe angebracht werden. Sicherheitsbremsen müssen an der Antriebsscheibe angebracht sein (im Falle eines Getriebebruchs). Jede Bremseinheit für sich muss die vollbeladene Seilbahn anhalten können.

SEILBAHNBAU

100

Abb.: mechanische Bremse (Backenbremse) am Bremskranz der Antriebsscheibe (Sicherheitsbremse). In den beiden Kolben (schwarz) erfolgt das hydraulische Öffnen (Lüften) der Bremsen (Lüftspalt etwa 2 mm)

Die Betriebsbremsen und die Sicherheitsbremsen sind als Passivbremsen ausgeführt. Die Bremskraft wird durch andauernd unter Spannung stehenden Federn erzeugt (meist Tellerfedern), die die Bremszangen schließen wollen. Der entgegenwirkende Druck zum Offenhalten der Bremsen im Betrieb (Lüften der Bremsen) erfolgt entweder hydraulisch (Hydraulikaggregat) oder seltener pneumatisch (Pneumatikaggregat). Wenn eine Sicherheitseinrichtung der Seilbahn anspricht (oder der Maschinist die Stillsetzung der Seilbahn veranlasst) wird in der hydraulischen Druckversorgungsleitung ein Ventil geöffnet, der Druck im Hydrauliksystem fällt ab und die Bremse schließt sich durch die Federkraft. erläuternde Bemerkung Diese Art der Bremsung wird als „passiv wirkendes Bremssystem“ genannt. Im Gegensatz dazu erfordert das „aktiv wirkende Bremssystem“ eine aktive Tätigkeit. Ein typisches Beispiel für ein Aktivbremssystem ist das Kraftfahrzeug (PKW, LKW), wo erst durch Betätigen des Bremspedals der Druck aufgebaut wird. Vom Sicherheitsniveau gilt das Passivbremssystem als höherwertiger, da bei einem Versagen der Bremseinrichtung (z.B. durch ein Lecken der Bremsleitung) die Bremse geschlossen wird. Bei einem Aktivbremssystem sind gegen diese Gefahr eines nicht möglichen Druckaufbaues oder eines Verlustes des Bremsdruckes durch eine schadhafte Bremsleitung immer mindestens zwei Bremskreise erforderlich.

erläuternde Bemerkung Pneumatische Bremseinrichtungen sind vom Aufbau wesentlich einfacher. Das Problem ist die Vereisung der wasserhaltigen Luft bei geringen Temperaturen, die zu Bremsversagen führen kann. Luft als Druckmittel muss daher kondenswasserfrei sein, was umfangreiche Entfeuchtungseinrichtungen und deren Wartung bedingt.

SEILBAHNBAU

8.1

101

STANDSEILBAHN

Die 1862 in Betrieb genommene Standseilbahn in Lyon hatte eine Länge von 489 m und einen Höhenunterschied von 70 m. Eine Wasserturbine trieb das Seil mit 2,0 m/sec an. Eine der modernsten Standseilbahnen Österreichs, die Stollenbahn Mölltaler Gletscher wurde 1997 in Innerfragant (Kärnten) in Betrieb gesetzt. Die Länge der Standseilbahn beträgt 4827 m, der Höhenunterschied beträgt 1012 m und die größte Fahrgeschwindigkeit beträgt 12,0 m/sec. In Barcelona errichtete die Fa. Waagner-Biró 1992 für die olympischen Spiele eine Standseilbahn, deren Wagen 400 Personen fassen und eine Förderleistung von 8000 Pers/h aufweist. Standseilbahnen haben sich parallel zu den Eisenbahnen entwickelt. Grundstein für die Entwicklung der Standseilbahn war das Stahlseil. Standseilbahnen werden fast ausschließlich im Pendelbetrieb betrieben. Die übliche Fahrgeschwindigkeit beträgt 5 bis 12 m/sec. Bei hohen Fahrgeschwindigkeiten sind zusätzliche Untersuchungen über die Entgleisungssicherheit der Laufräder erforderlich. Seit 1996 verkehrt die schnellste Standseilbahn der Welt in Österreich mit 14,0 m/sec (Wurzeralmbahn in Spital am Pyhrn/Oberösterreich). Antrieb bei Standseilbahnen Standseilbahnen können durch eine Winde in der Bergstation (Windenantrieb), durch ein von der Antriebsscheibe in der Bergstation angetriebenes Zugseil oder mit Hilfe einer geschlossenen Zugseilschleife (Zug- und Gegenseil) angetrieben werden. Frühe Standseilbahnen wurden mehrmals mit Wasser als Ballast betrieben. Im Unterteil der Wagen waren Wassertanks angebracht. In der Bergstation wurde Wasser zugeladen und in der Talstation abgelassen. Die Wassermasse im talwärts fahrenden Wagen wirkte der Nutzlast des bergfahrenden Wagens entgegen. Bei hohen Fahrgeschwindigkeiten ist die Bauart mit einem Windenantrieb nicht möglich. Die häufigste Bauart einer Standseilbahn ist jene, wo zwei Wagen auf einer geschlossenen Zugseilschleife auf nur einem Gleis fahren. Dies wird durch den Einbau einer Abt’schen Ausweiche ermöglicht.

102

SEILBAHNBAU

Winde

Antriebsscheibe

Antriebsscheibe

Zugsei l

Zugsei l

Wagen

Gegenseil Gegenscheibe

Spanngewicht

Abb.: Standseilbahn mit Windenantrieb, mit Antriebsscheibe und mit geschlossener Zugseilschleife erläuternde Bemerkung Erfolgt der Antrieb mit Hilfe einer Seilwinde, so spricht man auch von einem Schrägaufzug.

Bei den modernen Standseilbahnen wird durch die hohe Personenanzahl je Wagen der Unterschied zwischen den Seilspannkräften an der Antriebsscheibe so groß, dass es schwierig wird die Übertragung der Umfangskraft an der Antriebsscheibe zu sichern. Deshalb werden Standseilbahnen fast nur mehr mit geschlossenen Zugseilschleifen gebaut (Zug- und Gegenseil), die durch Anordnung eines Spanngewichtes an der Antriebsscheibe eine höhere Seilspannkraft erzeugen und damit eine erhöhte Umfangskraftübertragung gewährleisten oder/und der Umschlingungswinkel an der Antriebsscheibe wird durch doppelt gerillte Antriebsscheiben oder durch Sonderkonstruktionen vergrößert. Gegenscheibe zweirillige Antriebsscheibe

S1

S2 Ablenkscheibe Abb.: zweifach gerillte Antriebsscheibe, Umschlingungswinkel α > 2π

SEILBAHNBAU

103

Die Umfangskraft ist die Differenz der Seilspannkräfte S1 und S2. Aus der Seil- und Längenschnittsberechnung wird die größtauftretende Umfangskraft ermittelt.

U max  S2  S1 max Die aus der Reibung zwischen Seil und dem Scheibenfutter mögliche Umfangskraft beträgt

U  S1  e    1, wobei S1 die kleinere der Seilspannkräfte ist.

Der Reibungskoeffizient μ ist vom Material abhängig und wird bei Gummi mit 0,16 bis 0,22 angesetzt. Bei Verwendung von Becorit (Kunststoff) beträgt der angesetzte Reibwert 0,28. Die Sicherheit wird durch einen Erhöhungsfaktor erreicht, mit dem die Umfangskraft vermehrt wird.

U erf  1,5 U max

Konstruktionen bei Standseilbahnen Das Fahren von zwei Wagen auf einem Gleis wird durch die Anordnung einer Abt’schen Ausweiche in der Streckenmitte ermöglicht.

Abb.: Abt’sche Ausweiche

104

SEILBAHNBAU

Walzenräder Antrieb

Zugseil Spurräder Zugseilrollen Abb.: Abt’sche Ausweiche (Darstellung einer Standseilbahn ohne Gegenseil)

Die Ausweiche hat keine beweglichen Teile. Sie funktioniert daher vollautomatisch. In der Abt’schen Ausweiche fährt ein Wagen immer auf dem linken; der andere Wagen auf dem rechten Gleis. Die in der Ausweiche außen liegenden Schienen sind durchgehend und lückenlos. Die Spurführung wird durch die Spurräder mit doppeltem Spurkranz auf einer Wagenseite erzielt. Die andere Wagenseite ist mit breiten Walzenrädern ausgestattet, die über die Weiche mit der Öffnung für das Zug- und Gegenseil fahren.

Spurrad

Walzenrad

Zugseil

Gegenseil

Ф 30 – 35 cm

Streckenrollen

Rollengrube

10 - 25 cm Abb.: Achse und Laufräder bei einer Standseilbahn mit einer Abt’schen Ausweiche

Das Zugseil und das Gegenseil sind am Unterbau des Wagens entweder mit Muffen oder durch Schlingen (ähnlich einem Tragseilpoller) befestigt. Bei der Überfahrt der Rollen durch den Wagen werden das Zugseil und das Gegenseil von den Rollen abgehoben. Für das Befahren in einem Bogen oder vor und in der Ausweiche sind die Streckenrollen in der Seilresultierenden schräg gestellt.

105

SEILBAHNBAU

Abb.: Schrägstellung der Streckenrollen in der Kurve

Entwässerung

Die Neigung der Streckenrollen darf nicht zu klein sein. Die Streckenrollen sollen in der Richtung der Resultierenden angeordnet werden. Die Rollenborde (seitliche Führungen) an den Streckenrollen verhindern das Entgleisen des Zug- bzw. des Gegenseiles. Die Rollen müssen in den Kurven auch den horizontalen Raddruck aufnehmen können. Werden Kurven in Neigungsbrüchen ausgeführt, besteht die Gefahr, dass - vor allem bei einem großen Radstand, ohne Drehgestelle - eine Entlastung eines Rades eintritt und damit Entgleisungsgefahr besteht. Bei Anwendung größerer Geschwindigkeiten, z.B. über 10 m/s, werden daher vor Allem in räumlichen Kurven Messungen von Radentlastungen durchgeführt.

Führungskraft Rad, das die Führung übernehmen soll, wird entlastet

Zugkraft Kippachse R

Abb.: Kräfte bei Kurvenfahrt

Die vier Räder liegen nicht auf einer Fläche. Besonders kritisch ist die Anordnung einer Kurve in einer Kuppe. Der Wagenrahmen und die Federung sollen deshalb weich sein. Bei schnellfahrenden Standseilbahnen sind allerdings weiche Federn ungünstig, da diese zu Schwingungen führen. Die Wahl des Ausrundungsradius ist besonders bei der Weiche wichtig. Bei Fahrgeschwindigkeiten von mehr als 10 m/sec werden daher Übergangsbogen gewählt. Die Wagen von Standseilbahnen sind zusätzlich mit Schienenzangenbremsen ausgerüstet (ebenso wie bei den meisten Pendelbahnen; dort werden sie Tragseilbremsen genannt). Diese werden im Gefahrfall selbsttätig oder manuell zum Einfall gebracht. So wird z.B. ein Verlust der Spannkraft im Zug- oder Gegenseil (Seilriss, Schlappseil) selbsttätig erkannt und die Backen der Schienenzangenbremse krallen sich an der Schiene fest.

SEILBAHNBAU

106

Bremskraft

Lüftkraft

Abb.: Schema der Schienenzangenbremse bei einer Keilkopfschiene

Bremsbacke

Anpresskraft

Die Schienenzangenbremsen sind zwischen den Laufwerken angebracht. Die Bremskraft wird permanent meist durch Federn, bei neueren Bauarten durch Federn und Hydraulik oder nur durch Hydraulik aufgebracht. Die Lüfteinrichtung hält während der Fahrt, entgegen der Bremskraft wirkend, die Bremse offen. Beim Einfallen der Schienenzangenbremse wirkt keine (meist hydraulisch aufgebrachte) Lüftkraft und die Bremsbacken drücken gegen die Schiene. Die Bremsbacken sind aus einer Metalllegierung oder Grauguss. Bei schweren Standseilbahnen (schwere Wagenkasten, hohe Fahrgeschwindigkeiten) wird auch Stahl als Material für die Bremsbacken eingesetzt. Bei Standseilbahnen mit einer Abt’schen Ausweiche können die Schienenzangenbremsen nur an jener Wagenseite angebracht werden, wo sich die Spurräder befindet, da die Schienenzangenbremse nicht durch die Weiche geführt werden kann. Trassenführung einer Standseilbahn Die Trasse von Standseilbahnen ist im Grundriss vorzugsweise geradlinig anzuordnen, obwohl das Gleis eine mehrfache, fast unbegrenzte Kurvenführung zulässt. Allerdings ist jede im Grundriss geführte Kurve mit einem zusätzlichen konstruktiven Aufwand verbunden. Die Ausrundungsradien betragen im Allgemeinen 200 m bis 500 m. Ausrundungsradien Rmin = 120 m (besser 150 m) Die Radien werden vor Allem durch die seitlichen Rollendrücke und von der Freigängigkeit der Backen der Schienenzangenbremse gegenüber dem Schienenkopf beim Durchfahren von Kurven bestimmt. Weiter zu berücksichtigende Einflüsse sind - die auf die Fahrgäste wirkende Seitenbeschleunigung (max. 0,65 m/s²) - die sichere Seilablage auf den Seilrollen - die sichere Spurführung der Wagen in Hinblick auf mögliche Radentlastungen - die erforderliche Bremskraft und sichere Funktion der Schienenzangenbremsen. Bau- und Bemessungsrichtlinien, so wie sie im Eisenbahnbau auf Grund der gezwungenen Vereinheitlichung der Fahrzeuge weltweit gegeben sind, existieren im Standseilbahnbau nicht. Es gibt daher keine genormten Grenzprofile, Lichtraumprofile oder Spurweiten. Die Standseilbahn kann

SEILBAHNBAU

107

jeweils speziell an das erforderliche Verkehrsbedürfnis und an die Anlageverhältnisse angepasst werden. Spurweiten von 50 cm bis 400 cm. Fahrgeschwindigkeiten bis 14 m/sec. Wagenfassungsräume von bis zu 400 Personen. Förderleistungen bis 8000 Pers/h. Die Linienführung einer Standseilbahn kann im Allgemeinen nicht völlig frei gewählt werden. Das Gelände gibt gewisse Zwangspunkte sowohl der Höhe nach als auch im Grundriss vor. Allerdings werden bei den neuen Trassierungen vermehrt Kunstbauten (Tunnel oder Brückentragwerke) errichtet. Die Neigung der Trasse ist so zu wählen, dass die tatsächliche Längsneigung des Fahrzeugbodens im Bezug auf die Horizontale höchstens +/- 20 rad beträgt. erläuternde Bemerkung Die Einzelabteile von modernen Standseilbahnwagen sind mit Einrichtungen ausgestattet, die eine Anpassung der Fußbodenneigung an die Streckenneigung ermöglichen. Zum Beispiel werden die Kabinen schwingungsgedämpft pendelnd im Fahrzeugrahmen aufgehängt oder durch Vorgabe des Kopierwerksstandes (Wagenstandes) werden die Kabinen mittels Stellmotoren in eine nahezu waagrechte Neigung gebracht.

Im Längenschnitt der Seilbahn sind die üblichen Kuppen und Wannen gebräuchlich. Dabei ist zu achten, dass das Zugseil gesichert auf den Zugseilrollen verbleibt und keine Überbeanspruchung der Zugseilrollen stattfindet. Die zulässige Rollenlast ist von der Konstruktion der Rolle abhängig und beträgt im Allgemeinen mehr als 10,0 kN. Der Ablenkwinkel des Seiles je Seilrolle liegt zwischen 2 % und 5 %. Kuppe Bei einer Kuppe sind die Rollenabstände so zu wählen, dass das Zug- oder Gegenseil keine Berührung mit den Schwellen hat und die Rollenlasten nicht zu hoch werden. Die Rollenabstände sind daher bei Kuppen geringer als auf der gerade geneigten Strecke. für Kuppen: RK  300m Wanne Bei der Wanne besteht die Gefahr des Abhebens des Seiles von den Zugseilrollen. Daher wird folgende Sicherheitsüberlegung getroffen: Je größer die Seilspannkraft S in der Wanne wird, genauer am oberen Ende der Wanne mit dem größten Winkel , umso gespannter wird das Seil und umso weniger Rollendruck wird in den in der Wanne angeordneten Seilrollen erreicht. Die Seilspannkraft ist in Abhängigkeit vom Wagenstandort

S  Q  sin   q  h  R  D

108

SEILBAHNBAU

Die größte Seilspannkraft Smax am oberen Ende der Wanne ist bei voll beladenem Wagen in Abhängigkeit vom jeweiligen Wagenstandort mit der Streckenneigung  und der Höhenspannkraft, der Reibungskraft durch die Seilrollen (ca. 2 – 3 % des Rollendruckes) und der dynamischen Spannkraftserhöhung D beim Anfahren zu ermitteln. Mit dieser ermittelten größten Seilspannkraft Smax am oberen Ende der Wanne wird der größte Krümmungsradius ρ des Leerseiles ermittelt.



c cos  ( x ) 2



H q  cos 2 

(siehe Krümmungsradius der Kettenlinie)

mit H  Smax  cos  wird der Krümmungsradius des Leerseiles  

S max q  cos 

RW Smax RW

β Δh

Q α Abb.: Überlegungen zum kleinsten Wannenradius

RW …... Wannenradius Smax …. größte Seilspannkraft im Zugseil am oberen Ende der Wanne β ……. größte Neigung der Wanne q ……. Seilmasse

Der aus dieser Überlegung ermittelte Krümmungsradius  wird mit dem Faktor 1,3 multipliziert, womit eine 30%-ige Sicherheit erreicht wird.

RW min  1,3    1,3 

S max q  cos 

In der Praxis liegt der Wannenradius zwischen 2000 m und 3000 m. Soll die Abhebesicherheit des Seiles an den Seilrollen verbessert werden, ist ein einfacher Weg die Erhöhung der Zugseilmasse.

SEILBAHNBAU

109

erläuternde Bemerkung Bei der Trassierung wird versucht dem „optimalen Längenschnitt“ nahe zu kommen. Ausschließlich bei unterirdisch geführten Standseilbahnen kann die Linienführung vollkommen nach dem optimalen Längenschnitt erfolgen. Den optimalen Längenschnitt bei einer Standseilbahn erhält man, wenn bei vollem bergwärts fahrenden Wagen und leerem talwärts fahrenden Wagen die Umfangskraft während der Fahrt konstant ist. Die Umfangskraft U ist die Differenz der Seilspannkräfte an der Antriebsscheibe und ist die maßgebende Berechnungsgröße für den Antrieb.

U  S2  S1  Q  sin1  W  sin2  q  h  R  D  const Q W α1 α2 q Δh R D

Masse des vollbesetzten Wagens Masse des leeren Wagens Trassenneigung am Ort des vollen Wagens Trassenneigung am Ort des leeren Wagens Masse des Zugseiles Höhenunterschied zwischen den Wagen Streckenreibung dynamische Seillastanteile

Der theoretische Längenschnitt hat die Form einer Zykloide. Der Gesichtspunkt einer möglichst gleichmäßigen Umfangskraft an der Antriebsscheibe ist im Hinblick auf die modernen Antriebssteuerungen nicht wichtig. Schwankungen in der Umfangskraft können von modernen Antriebsregelungen einfach ausgeglichen werden.

Grenzprofil, Lichtraumprofil von Standseilbahnen Das Grenzprofil von Standseilbahnen wird durch die Begrenzung des Wagens und dessen kinematischen Raumbedarf (Ausladung des Wagens in Gleisbögen, Einfederung der Wagen, Spurspiel, Abmessungstoleranzen) und den Handbereich (z.B. 1,00 m bei den Fensteröffnungen und bei offenen Wagen) bestimmt. Das Lichtraumprofil von Standseilbahnen wird ermittelt, in dem zum Grenzprofil zusätzlich Sicherheitsabstände berücksichtigt werden. Diese sind mit mindestens 0,1 m festgelegt. Für Verkehrswege des Personals ist eine Mindestbreite von 0,6 m vorzusehen. Ober- und Unterbau von Standseilbahnen Der Ober- und Unterbau ähnelt denen bei Eisenbahnen. Da die Traktion der Wagen allerdings nicht durch Reibung zwischen den Laufrädern und den Schienen erfolgt, sondern extern durch die vom Antrieb bewegten Seile, sind die zusätzlichen Längskräfte durch Reibung bei der Bemessung des Ober- und Unterbaues nicht zu berücksichtigen. Allerdings sind die Längskräfte, die durch das Einfallen der Schienenzangenbremse in die Schiene eingeleitet werden, zu berücksichtigen. Bei den Schienen werden im Allgemeinen die baugleichen Ausführungen wie für Eisenbahnen verwendet (Standardware) oder Keilkopfschienen. Bei den Schienenbefestigungen nur die einfachen Ausführungen. Wie im Eisenbahnbau werden entweder Schienenstöße oder auch neuerdings lückenlos verschweißte Schienen verwendet. Besonders zu berücksichtigen sind die unteren Anschlagpunkte der Schienenenden, die neben den Kräften aus Dehnungen durch Temperatur auch die schräge Schienenmasse zu tragen haben.

110

SEILBAHNBAU

Dienststeig > 60 cm

Mauerwerk 5%

Schwellenanker Abb.: Beispiel eines Regelquerschnittes bei flacher Trasse

Bei Trassenneigungen mit mehr als 33 % werden abschnittsweise Fixpunkte notwendig. Diese sind meist Stahlbetonscheiben oder Stahlkonstruktionen. Wird Beton als Unterbau verwendet, werden die Schienen meist direkt über Stahlschwellen befestigt.

Abb.: Beispiel einer Stahlbetonscheibe als Abstützpunkt bei größer geneigter Trasse

Kopierwerk, Wagenstandsanzeige Bei Seilbahnen im Pendelbetrieb (Standseilbahn oder Seilschwebebahnen) ist der jeweilige Standort des Wagens auf der Strecke festzustellen. Der Lauf der Seilbahnwagen wird durch das Kopierwerk festgestellt und überwacht. Das Zugseil treibt die Umlenk- oder Ablenkscheibe (nicht die Antriebsscheibe! – möglicher Seilschlupf), an der eine Messeinrichtung (Wegmessung) befestigt ist. Die Wegmessung und deren Summierung ermöglicht die genaue Standortbestimmung des Wagens auf der Strecke. Die Steuerung der Seilbahn (Beschleunigungsstrecke, Stützenüberfahrt bei Seilschwebebahnen, Stationseinfahrt und vieles mehr) erfolgt auf Grund der eingegebenen Streckenpunkte in der Steuerung, die das Kopierwerk vorgibt.

SEILBAHNBAU

111

erläuternde Bemerkung Der Kopierwerksstand am Kommandostand des Maschinisten wird meist in Meter angegeben. So bedeutet z.B. der Kopierwerksstand von 225 m, dass der Wagen sich noch 225 m vor dem Regelhaltepunkt in der Station befindet oder dass der Wagen 225 m aus der Station ausgefahren ist. Die Antriebsscheibe ist als Messwertgeber für das Kopierwerk ungeeignet, da ein ungewolltes Rutschen des Zugseiles an der Antriebsscheibe oder unerkannte Relativbewegungen zwischen dem Zugseil und der Futterung der Antriebsscheibe (z.B. durch die Umfangskraft) zu Messwertverfälschungen führen können.

Abb.: Kopierwerkzähler (Wegerfassung über Zahnräder an einer Ablenkscheibe)

Der Wagenstandsanzeiger ermöglicht dem Maschinisten auf Grund einer schematischen Streckenabbildung mit einem Blick die augenblicklichen Standorte der Wagen festzustellen. Der Wagenstandsanzeiger hat keine sicherheitstechnischen oder steuerungstechnischen Aufgaben.

SEILBAHNBAU

8.2

112

PEOPLE MOVER, CABLE LINER, MINIMETRO

Als Peoplemover wird eine Standseilbahn benannt, deren Wagen entweder festgeklemmt oder kuppelbar mit einem zwischen der Fahrbahn liegenden Zugseil verbunden sind. Bei einem festgeklemmten System mit einem oder zwei Wagen erfolgt die Betriebsweise wie bei der klassischen Standseilbahn im Pendelbetrieb. Bei den kuppelbaren Systemen sind meist mehrere Stationen und mehrere Wagen vorhanden, wobei jeder Wagen vor der Station vom Seil getrennt wird und in der Station mit Reifenförderer (Gummiräder) weiterbefördert wird. Nach Durchlauf der Station wird der Wagen wieder an das Zugseil angekuppelt. Der erste Peoplemover wurde 1967 auf der 5,7 km lange Strecke von Montréal zum Messegelände errichtet. Die Anlage wurde nach wenigen Jahren zunächst stillgelegt und dann abgerissen. Anwendung Beförderung großer Personenmengen in urbanen und nicht wintertouristischen Bereichen, Innenstädten (z.B. Venedig, Las Vegas, Perugia), auf Ausstellungsgeländen und bei Flughäfen (Zürich, London Heathrow, Anchorage, Birmingham). In Wien war die Verbindung des neuen Hauptbahnhofes mit der U-Bahn mittels Cable-Liner (Fa. Doppelmayr) in Planung. erläuternde Bemerkung Der Cable Liner Shuttle verbindet die Parkhäuser und die neu entstehenden Dienstleistungs- und Bürozentren auf der Insel „Tronchetto“ mit der Altstadt von Venedig. Stündlich verwenden bis zu 3.000 Personen pro Richtung diese komfortable Verbindung. Die Anlage ist mit zwei Zügen mit einem Fassungsvermögen von je 200 Personen ausgerüstet und verkehrt mit einer Geschwindigkeit von 8,0 m/sec (knapp 30 km/h) zwischen den Stationen.

SEILBAHNBAU

113

Vorteile  flache Trassierung mit kleinen Radien  auf kurzen Strecken ist eine große Höhenüberwindung mögliche  automatische Zugsteuerung möglich (APM Automated People Mover)  hohe Förderleistung (bis zu 25.000 Pers/Stunde)  gesonderte niveaufreie Fahrbahn (meist aufgeständert oder in Tunnel)  Erschließung einer neuen Verkehrsebene  Ökologischer Betrieb Wagenführung Die Führung der Wagen kann in unterschiedlicher Art erfolgen. In der klassischen Art der Standseilbahn Rad/Schiene-System oder auf Luftreifen oder durch elektromagnetisches /elektrodynamisches Schweben oder mittels Luftkissen. Fahrbahn Die Fahrbahn liegt niveaufrei (aufgeständert oder unterirdisch) und erschließt damit ein neues bisher unbenütztes Niveau.

SEILBAHNBAU

8.3

114

(ZWEISEIL-) PENDELBAHN

Abb.: Kabinen und Laufwerk

Die Zweiseil-Pendelbahn ist die klassische Seilschwebebahn schlechthin. Daher wird sie im üblichen Sprachgebrauch auch als „Pendelbahn“ genannt. Im Folgenden wird diese technisch unsaubere Bezeichnung auch vorgenommen. Die Pendelbahn ist ein sehr einfaches, auf Grund der langjährigen Verwendung auch ein sehr ausgereiftes Seilbahnsystem. Sie ist weitgehend vom Gelände unabhängig. Die erste moderne und dokumentierte Pendelbahn wurde in Brighton 1893 errichtet. Sie hatte eine stündliche Förderleistung von 300 Pers/h und wurde 1910 wieder eingestellt. Es folgten in Italien (Mailand, Venedig, Turin), Deutschland (Hamburg, Berlin) sowie in Genf und Stockholm ab 1893 Ausstellungsbahnen, die aber im selben Jahr wieder demontiert wurden. Diese Seilbahnen fuhren meist auf zwei Doppeltragseilen mit zwei acht- bis zehnplätzigen Wagenkasten und mit bis zu 5,0 m/sec Fahrgeschwindigkeit pendelnd. Die Feldspannweiten betrugen 50 bis 250 m. Ab dem Beginn des 20. Jahrhunderts wurden dann Pendelbahnen zur Erschließung schwer zugänglicher Gebiete und Siedlungen errichtet. Wenn Merkmale hinsichtlich der Sicherheits- und Spurführungstechnik verwendet werden, kann als Geburtsstunde der klassischen Zweiseilpendelbahn 1907 mit der Errichtung einer Pendelbahn in San Sebastian (Spanien) festgelegt werden. Die bauartgleiche Seilbahn wurde auf kanadischer Seite bei den Niagara-Katarakten errichtet. Diese ist immer noch so in Betrieb.

115

SEILBAHNBAU

In Österreich wurde am 9.6.1926 die Pendelbahn auf die Rax bei Wien und am 5.7.1926 die Tiroler Zugspitzbahn bei Ehrwald eröffnet. Im Jahr 1927 folgte dann die Pfänderbahn in Bregenz und die Feuerkogelbahn in Ebensee. erläuternde Bemerkung Die erste Pendelbahn im jetzigen Österreich, die Raxbahn, hatte für den Sommer zwei 23-plätzige Sommerkabinen, die mit 4,0 m/s auf den Berg schwebten. Die Fahrgäste wurden, nur durch Geländer gesichert, befördert. Ein Novum, das aus Sicherheitsgründen heutzutage undenkbar wäre.

Mit der Pendelbahn kann unwegsames oder schwieriges Gelände mit großen Seilfeldlängen überfahren werden. Das längste Seilfeld ist bei der Pendelbahn „Aiguille du Midi“ in Chamonix mit 3100 m vorhanden. Die höchste Seilbahnstütze der Welt befindet sich in Kaprun bei der Gletscherbahn I mit 114 m. Fahrgeschwindigkeiten von bis zu 12,5 m/s. (In Österreich die Pfänderbahn mit 12,0 m/sec) Förderleistungen bis 2000 Pers/h. Wagenfassungsraum bis zu 180 Personen. (In Österreich die Ahornbahn mit 160 Personen) Antrieb bei Zweiseil-Pendelbahnen Im Personenverkehr werden bei Zweiseil-Pendelbahnen grundsätzlich nur Systeme mit geschlossener Zugseilschleife gefahren (Zug- und Gegenseil oder durchgehendes Zugseil). Der Antrieb ist meist in der Berg- die Spanneinrichtung der Seile in der Talstation angeordnet. Es ist aber auch möglich, dass der Antrieb und die Vorspannung des Zugseiles gemeinsam in einer Station erfolgt (Stelling’scher Antrieb). Antrieb

W1

W2

Zugseil

Zugseil

Gegenseil

W1

Gegenseil

W2

Antrieb + Abspannung

Abspannung

G

G

Abb.: Antriebsarten des Zugseiles bei Zweiseil-Pendelbahnen

116

SEILBAHNBAU

Die Antriebsleistung wird auf Grund der Umfangskraft U, der Differenz der beiden Zugseilspannkräfte an der Antriebsscheibe und der Nennfahrgeschwindigkeit v ermittelt.

U  ZQ  ZW  U q  R  D ZQ ZW

Zugwirkung des vollen Wagens Zugwirkung des leeren Wagens

U q  qZ  qG   h

ΔUq Höhenspannkraftunterschied des Zug- und Gegenseiles R D

Reibungskräfte dynamische Kräfte beim Anfahren oder Bremsen

Umfangskraft U [kN] l1

l2

l2

l1

Beschleunigung

Verzögerung Wagen 1

Umfangskraft S1 – S2 S1 S2

Wagen 2 Strecke [m]

Stütze

Seilfeld 1

Seilfeld 2

Bergstation

Δh

W 1(voll) Talstation

W 2 (leer)

Abb.: Umfangskraftdiagramm (Beispiel), Wagen 1 fährt vollbeladen bergwärts, Wagen 2 fährt leer talwärts

Die Neigung der Wagen, die Nutzlast sowie die Beschleunigungs- und Verzögerungskräfte beeinflussen die jeweils wirkende Differenz der Seilspannkräfte an der Antriebsscheibe. Das Umfangskraftdiagramm zeigt die jeweilige Umfangskraft in Abhängigkeit vom Wagenort auf der Strecke.

117

SEILBAHNBAU

Zu untersuchende Lastfälle: Voller Wagen bergwärts, leerer Wagen talwärts Voller Wagen talwärts, leerer Wagen bergwärts Leere Wagen talwärts, leerer Wagen bergwärts Voller Wagen bergwärts, voller Wagen talwärts

Wenn mit dem Antrieb eine treibende Wirkung erzielt wird beträgt die erforderliche Antriebsleistung N

N  U v

1



(Nm/sec), (W)

Wird mit dem Antrieb gebremst, beträgt die erforderliche Antriebsleistung N

N  U  v  U . . . Umfangskraft in [kN]

(Nm/sec), (W)

v . . . Fahrgeschwindigkeit in [m/s]

η . . . Wirkungsgrad

erläuternde Bemerkung Für den Wirkungsgrad η wird bei modernen Anlagen ein Wert zwischen 0,85 und 0,90 eingesetzt.

SEILBAHNBAU

118

Trassierung bei Zweiseil-Pendelbahnen Die Trasse muss im Grundriss, bis auf gering zulässige Ablenkungen auf den Stützen, geradlinig verlaufen. Die zulässige horizontale Seilablenkung beträgt 0,5 % (0,29°) gegeben. Bei der Linienführung sind zu beachten, dass die notwendigen (erforderlichen) Stützenlasten bzw. Seilablenkungen in lotrechter Ebene zur sicheren Auflage des Tragseiles auf dem Tragseilschuh erreicht wird, -

die erforderlichen Bodenabstände (kleinste und größte) eingehalten werden.

Die sichere Auflage des Tragseiles wird erzielt, wenn für das leere Seil eine Mindestablenkung von 2 % bis 5 % erreicht wird. Tragseilschuh

Ablenkwinkel > 2 %

S

S

R2 > R1 R2

R2

R1

R1 Abb.: vertikaler Ablenkwinkel des Tragseiles erläuternde Bemerkung

Die Geometrie des Tragseilschuhes wird neuerdings in Form von Klothoidenästen A²=RL zusammengesetzt, um eine gleichmäßige Zu- und Abnahme der Vertikalbeschleunigung zu erzielen. Die Sinnhaftigkeit dieser Maßnahme ist allerdings auf Grund der kleinen Radien zweifelhaft.

Abb.: Ablenkung des Tragseiles im Tragseilschuh (links ein Tragseil, rechts zwei Tragseile)

SEILBAHNBAU

119

Zur Verbesserung der Lagesicherheit werden tiefe Schuhrillen mit bis zu 180° Umfassungswinkel ausgeführt. Dies ist jedoch bei einer Ausführung des Wagenlaufwerkes mit einer Tragseilbremse nicht oder nur erschwert möglich, daher wird in diesem Fall der Umfassungswinkel auf ca. 120° beschränkt.

TS

TS

120° Abb.: Tragseilschuhausbildung und Auflagewinkel

Wenn Tragseile bei seltenen Lastfällen am Stützenschuh abheben oder einen sehr geringen Auflagedruck haben, werden die Tragseile auch mit Niederhaltebügel an den Stützenschuhen niedergehalten, um ein Abwerfen des Tragseiles durch Wind zu verhindern. Bei Personenseilbahnen ist eine negative Stützenlast nicht zulässig. Die Abwurfsicherheit muss gesondert untersucht werden. Eine einfache Methode besteht darin nachzuweisen, dass die Resultierende aus der Auflagekraft und der Seitenkraft (z.B. infolge Seitenwind) durch die Aufstandsfläche geht. Bei der Konstruktion der Tragseilschuhe ist zu bedenken, dass beim Überfahren der Stütze eine Änderung der Vertikalbeschleunigung auftritt, die für Fahrgäste als unangenehm empfunden wird. Dieser Effekt wird daher mit der Bestimmung

v2  2,5 R

(m/sec²)

begrenzt. v ….. Fahrgeschwindigkeit bei der Stützenüberfahrt R ….. Radius des Tragseilschuhes

Diese Bestimmung bedingt die Ausführung sehr großer Radien beim Tragseilschuh und/oder die Reduzierung der Fahrgeschwindigkeit bei der Stützenüberfahrt. Stationspuffer, Längspendelfreiheit in der Station Die Stationen sind mit Anfahrpuffern ausgestattet. Diese greifen am Laufwerk des Wagens an. Die Aufgabe des Stationspuffers besteht einerseits aus der Begrenzung der Wagenfahrt und andererseits soll der Puffer die Wagenposition unabhängig vom Lastzustand des Wagens (Ausbzw. Einsteigen der Fahrgäste in der Station) sicherstellen. Für die Bemessung des Puffers wird angenommen, dass der Wagen mit einer Restgeschwindigkeit von 1,0 m/sec an den Puffer anfährt. Tatsächlich beträgt im normalen Betriebsfall die Anfahrgeschwindigkeit 0,2 bis 0,3 m/sec. Die Freigängigkeit in der Station ist mit einer Längsauslenkung von 35 % einzuhalten.

SEILBAHNBAU

120

Puffer starre Fahrbahn

0,35 rad

Einstiegsebene

Grube Abb.: Längspendelung des Wagens, Freigängigkeit in der Station

Abb.: Unfall mit längs gependelter Kabine in der Station

größtzulässiger Bodenabstand Dieser hängt von der Bergemethode ab. Werden Fahrgäste vom Fahrzeug durch Abseilen senkrecht zum Boden geborgen, beträgt die zulässige Abseilhöhe 100 m. Wird die Bergung entlang des Seiles durchgeführt (z.B. mit einem auf dem Tragseil fahrenden Bergewagen), ist der Bodenabstand nicht eingeschränkt. Grenzprofil, Lichtraumprofil von Seilschwebebahnen erläuternde Bemerkung In diesem Kapitel wird das Grenzprofil und das Lichtraumprofil (Grenzprofil + Sicherheitsabstand) für alle Seilschwebebahnen behandelt. Also auch für Sesselbahnen und Seilbahnen mit geschlossenen Wagenkasten.

SEILBAHNBAU

121

Das Grenzprofil von Seilschwebebahnen wird für den Fall „in Betrieb“ und „außer Betrieb“ untersucht. Dabei ist zu berücksichtigen: - Verschiebung der Seile quer zur Seilbahnachse - Verschiebung der Seile in lotrechter Richtung - Längspendelung der Fahrzeuge - Hand-, Fuß- und Skibereich Außer Betrieb sind Fahrzeuge dann zu berücksichtigen, wenn sie auf der Strecke verbleiben. Für die Berechnung der seitlichen Verschiebung der Seile zufolge Windeinwirkung wird eine Windlast von mindestens q=0,20 kN/m² in Betrieb und mindestens q=1,20 kN/m² außer Betrieb anzunehmen. Bei schrägen Seilfeldlängen l* von mehr als 400 m kann die Berechnung der seitlichen Verschiebung der Seile zufolge Windeinfluss mit einer auf die gesamte Seilfeldlänge wirkenden Staudruck q’ abgemindert werden, da nicht anzunehmen ist, dass die Windeinwirkung auf die gesamte Seilfeldlänge wirkt. 2

 l*'  q'  q    , wobei die fiktive Feldlänge l*’ mit l*'  240  0,4l * anzunehmen ist.  l* Für die Berechnung der lotrechten Verschiebung der Seile wird - die Nutzlast der Seilbahn - die dynamische Wirkung beim Anfahren und Bremsen der Seilbahn - außer Betrieb die Einwirkung infolge Eisbehang berücksichtigt. Die dynamische Wirkung wird vereinfacht berücksichtigt. Die errechneten extremen Durchhänge des Seiles unter gleichförmiger Bewegung werden mit einem Vervielfachungsfaktor berücksichtigt. Vervielfachungsfaktor bei Tragseilen mindestens 1,10 Vervielfachungsfaktor bei Zugseilen mindestens 1,20 Vervielfachungsfaktor bei Förderseilen mindestens 1,30 erläuternde Bemerkung Beim Überfahren einer Straße beträgt die Lichtraumhöhe der Straße (4,5 m bzw. 4,75 m). Bei der Ermittlung der tiefsten Lage eines Wagenteiles sind auch die Länge des Wagenkastens und die betrieblich zulässige Längsauslenkung zu berücksichtigen.

Querpendelfreiheit des Wagens Der quer ausgelenkte Wagen muss zur Stütze eine Freigängigkeit von mindestens 0,35 rad aufweisen. Bei weniger als 0,35 rad sind Wagenführungen an den Stützen anzubringen, die die Querpendelfreiheit des Wagens auf 0,25 rad bei Fahrgeschwindigkeiten von mehr als 5,0 m/s

SEILBAHNBAU

122

und auf 0,20 rad bei Fahrgeschwindigkeiten von bis zu 5,0 m/s begrenzen. Wird auch diese Freigängigkeit nicht eingehalten, sind Pendellagewächter an den Wagen anzubringen, die bei einer gewählten Querpendelfreiheit die Fahrgeschwindigkeit der Seilbahn begrenzen oder diese stillsetzen.

0,20 rad Querpendelung

Seitliche Wagenführung

Abb.: Querpendelung des Wagens bei der Stütze

Längspendelfreiheit des Wagens Für die Längspendelung der Wagen in den Stationen und auf der Strecke ist ein Mindestwert von 0,35 rad anzunehmen. Handbereich Der Handbereich beträgt bei geschlossenen Wagen 1,00 m bei allen Fensteröffnungen. Dieser kann bei Kippfenstern auf 0,20 m bzw. auf 0,50 m reduziert werden. Zugseilreiter Bei Zweiseil-Pendelbahnen, die als Fahrbahn über zwei Tragseile verfügen, können im freien Seilfeld Seilreiter als zusätzliche Zugseilführung und Zugseilunterstützung angeordnet werden. Zugseilreiter tragen eine Zugseilrolle, über die das Zugseil geführt wird. Dadurch werden sowohl die vertikalen als auch die horizontalen Auslenkungen des Zugseiles in einem Seilfeld wesentlich verringert. Die Zugseilreiter verhindern, dass sich das Zugseil zu weit absenkt. Ebenfalls sorgen sie für die seitliche Stabilisierung der beiden Tragseile. Größere ZweiseilPendelbahnen mit nur einem Tragseil verfügen meistens über eine größere Anzahl von Stützen.

SEILBAHNBAU

123

Die Gefahr eines Zugseilüberschlages (Zugseil steigt infolge der dynamischen Bewegung beim Bremsen über die Lage des Tragseiles und legt sich beim Absinken über das Tragseil) wird wesentlich verringert.

Abb.: Zugseilreiter

Hohe und tiefe Zugseilablage Das Zugseil kann bei der Stütze sowohl mit hoher oder mit tiefer Zugseilablage geführt werden. Bei der Wagenüberfahrt wird das Zugseil von den Zugseilrollen abgehoben.

starre Zugseilrollen

X

Detail X Zugseileinweiser

Abb.: tiefe und hohe Zugseilablage

Zugseilrolle

Tragseilbremse Die Wagen müssen in der Regel mit einer Tragseilbremse ausgerüstet sein, um im Falle eines Zugseilrisses den Wagen am Tragseil bremsen und halten zu können. Das Bremsprinzip ist gleich, wie es bereits bei der Schienenzangenbremse für Standseilbahnen beschrieben ist.

SEILBAHNBAU

124

Allerdings sind die Bremsbacken aus einer weichen Metalllegierung (z.B. Bronze oder Messing).

erläuternde Bemerkung Jedes Laufwerk hat mehrere Bremsbacken. Die Bremsbacken sind zwischen den Laufwerksrollen angeordnet. Der Einfall (das Anliegen) der einzelnen Bremsbacken ist vom Einbauort abhängig und erfolgt in zeitlichen Abstufungen. So müssen die Bremsbacken getaktet einfallen, damit nicht ein Abheben des Laufwerkes vom Tragseil erfolgt (Gefahr des Nichtumfassens des Tragseiles durch die verzögert einfallenden weiteren Bremsbacken!).

Laufwerksrolle

Tragseil

Bremsbacken

Abb.: Tragseilbremsen

Zweiseil-Pendelbahnen können auch ohne Tragseilbremse ausgeführt werden, allerdings muss an Hand einer Sicherheitsanalyse untersucht werden, ob durch Ersatzmaßnahmen ein gleichwertiges Sicherheitsniveau wie bei einer Seilbahn mit Tragseilbremse erreicht wird. erläuternde Bemerkung Tragseilbremsen bei Zweiseil-Pendelbahnen verhindern im Katastrophenfall (Zugseilriss, Versagen der Zugseilmuffe) das Abstürzen des Wagens vom Tragseil. Diese Möglichkeiten sind aber bei anderen Seilbahnen (Umlaufbahnen, Sessellifte usw.) ebenfalls nicht vorhanden. Genauso wenig kann ausgeschlossen werden, dass das Tragseil versagt oder entgleist. Bei einem Laufwerk ohne Tragseilbremse muss z.B. nachgewiesen werden, dass im Fall einer plötzlichen Stillsetzung (hohe Verzögerung) das Zugseil nicht über das Tragseil aufsteigen kann (kein Zugseilüberschlag) oder die Anordnung von Muffen, die das Zugseil mit dem Wagen verbindet, ist unzulässig. Die Wagen werden an das durchgehende Zugseil mittels fester Klemme verbunden. Die Wagen sind regelmäßig (etwa alle 200 Betriebsstunden) am Zugseil zu versetzen. Weiters ist eine Einrichtung einzubauen, die einen Blitzschlag am Zugseil erkennt.

SEILBAHNBAU

8.4

125

FUNIFOR

Abb.: Seilbahnsystem Funifor

Ein Sondersystem einer Zweiseil-Pendelbahn stellt die Funifor dar. Das System wurde von der Fa. Hölzl in Italien entwickelt und patentiert. Die Spur der Seilbahn besteht aus zwei Tragseilen, die einen großen Abstand aufweisen. Damit wird die Seilbahn sehr windstabil. Das Zugseil wird über Umlenkscheiben am Fahrzeug wieder in die Antriebsstation zurückgeführt. Das Gegenseil wird über der Seilbahn zum Spannsystem (Spanngewicht oder hydraulische Spanneinrichtung) geführt.

Abb.: Zugseilführung am Fahrzeug

Derzeit stehen ausschließlich in Italien Seilbahnen System Funifor in Betrieb. Die übliche Ausführung ist dabei die parallele Errichtung zweier Funifor parallel unmittelbar nebeneinander, sodass, wie bei der klassischen Zweiseil-Pendelbahn, zwei Kabinen auf der Strecke sind. Allerdings können diese völlig unabhängig voneinander betrieben werden. In Österreich ist die erste und einzige Funifor in Bezau errichtet (Fertigstellung und Inbetriebnahme 2010). erläuternde Bemerkung Ein Vorteil von zwei parallel geführten Seilbahnen besteht in der Möglichkeit im Fall eines Stillstandes einer Funifor mit der anderen Funifor die Fahrgäste zu bergen. Dabei wird mit der fahrmöglichen Funifor eine leere Kabine zur stillstehenden Kabine geführt und über eine speziell ausgeführte Treppe (Leiter) steigen die Fahrgäste in die Kabine der fahrbereiten Seilbahn um. Ein Bergen zum Boden oder der Bau einer eigenen Bergebahn ist damit nicht notwendig.

SEILBAHNBAU

126

Abb.: Zugseilreiter System Funifor

Abb.: Zugseilrolle am Zugseilreiter mit Seilfangeinrichtung und Zugseileinweiser

SEILBAHNBAU

8.5

127

ZWEISEILUMLAUFBAHN

Auf einem Tragseil werden Laufwerke gezogen, die mittels Gehänge mit den Wagen verbunden sind. Im Allgemeinen weisen die Wagen einen Fassungsraum von nur wenigen Personen (4 bis 8) auf. Spezielle Ausführungen erlauben auch eine Fahrgastkapazität bis zu 25 Personen. Die Wagen werden in einem regelmäßigen Abstand (projektierter Abstand) bei der Stationsausfahrt an das Zugseil geklemmt. Bei der Ankunftsstation wird der Wagen vom Zugseil gelöst und durch Reifen auf die Stationsgeschwindigkeit (Ein- und Ausstieg) verzögert. In der Station wird der Wagen mit offenen Türen entweder durch eine Kette oder durch Reifen mit geringer Fahrgeschwindigkeit im Ein- und Ausstiegsbereich geführt. Vor dem Ankuppeln des Wagens auf das Zugseil in der Kuppelstelle wird der Wagen mit Hilfe von Reifenförderer auf Seilgeschwindigkeit gebracht. Zweiseilbahnen waren, speziell in Österreich, jahrzehntelang das einzige kuppelbare System, das zur Personenbeförderung zugelassen wurde. Sie werden bis zu einer Fahrgeschwindigkeit von 5 m/sec projektiert. Die Wagen von kuppelbaren Seilbahnen waren früher grundsätzlich mit 2 Klemmapparaten auszurüsten. Auf Grund technischer Innovationen werden dzt. nur Wagenkasten mit einem Fassungsraum von mehr als 8 Personen mit zwei Klemmapparaten ausgerüstet. Dies ist insbesonders auf Grund der erforderlich aufzubringenden Abziehkraft (Zugwirkung der Fahrzeuge) abhängig und daher konstruktiv bedingt. Zweiseilumlaufbahnen werden dann projektiert, wenn - eine große Förderleistung gefordert wird, - eine stetige Förderung verlangt wird (kontinuierlicher Betrieb), - große Seilspannfelder erforderlich sind, - ein windunempfindliches Seilbahnsystem gewünscht wird. Der Nachteil dieses Seilbahnsystems ist die nicht mögliche Ausführung von Niederhaltestützen und damit eine gegenüber Einseilumlaufbahnen eingeschränkte Trassierung (Das Fahrzeug fährt auf dem Tragseil, das auf der Stütze einen positiven Stützenknickwinkel haben muss). Die Kleinwagen sind ohne Tragseilbremsen ausgerüstet und werden ohne Wagenbegleiter geführt.

SEILBAHNBAU

128

vW von 0,3 auf 5,0 m/sec

Beschleunigung vW = vS = 5,0 m/sec

K vS = 5,0 m/sec

Ein- und Ausstieg vW = 0,3 m/sec

vW = vS = 5,0 m/sec

K Verzögerung vW von 5,0 auf 0,3 m/sec

Fahrbahn

Abb.: Wagendurchlauf in der Station (Beispiel) K ... vW .. vS ...

Kuppelstelle Wagengeschwindigkeit Seilgeschwindigkeit

Abb.: Wagendurchlauf in der Station

Wagenausfahrt Die Wagenausfahrt bei einer Zweiseilumlaufbahn ist so zu projektieren, dass ein ausfahrender Wagen, der am Zugseil schlecht oder nicht gekuppelt ist, mit einer Gegensteigung zur nächsten Stütze fahren muss. Eine eventuelle Fehlkupplung wird zwar durch Sicherheitseinrichtungen erkannt, das Rollen des Fahrzeuges auf dem Tragseil ist aber anzunehmen und die Fahrt des Wagens in die steilen Streckenabschnitte unterhalb der Stütze ist zu verhindern. Die ordnungsgemäße Verbindung des Klemmapparates mit dem Seil wird bei der Ausfahrt sowohl geometrisch als auch kraftmäßig überwacht.

SEILBAHNBAU

129

Auslaufstrecke l Δh

Tragseil

Bergstation

Zugseil

Abb.: Ausfahrt bei einer Zweiseilumlaufbahn

Bevor das Fahrzeug in jenen Trassenbereich mit großer Seilneigung (unterhalb der Stütze) gelangt, ist dieses gesichert vor der Stütze anzuhalten. Die Ausführung des letzten Seilfeldes (Länge der Auslaufstrecke) wird unter folgenden Prämissen bestimmt: -

Tritt bei der Ausfahrt aus der Station eine Fehlkupplung auf (Klemmapparat umschließt nicht oder nicht vollständig das Zugseil oder es wird eine zu geringe Klemmkraft am Klemmapparat gemessen), so wird die Seilbahn stillgesetzt. Die kleinste gewährleistete Verzögerung a ist dabei zu berücksichtigen. Der Anhalteweg w des nicht ordnungsgemäß geklemmten Fahrzeuges muss geringer sein als die Auslaufstrecke l. Aus Sicherheitsgründen wird bei der Ermittlung des Anhalteweges dieser um 20 % erhöht.

w -

v2 2a

1,2w  l

1,2

v2 l 2a

Bei nicht erfolgter Klemmung am Zugseil wird angenommen, dass das Fahrzeug ohne Berücksichtigung des Laufwiderstandes (Rollreibung, Luftwiderstand) vor der Stütze anhält.

m  v2  m  g  h 2 Auch hier wird ein Faktor von 1,2 zur Sicherheit eingesetzt. daraus folgt

h  1,2 

v2 2g

SEILBAHNBAU

8.6

130

EINSEILUMLAUFBAHN

Dieses Seilbahnsystem ist bei Personenseilbahnen das Weitverbreiteste. Auf einem gleichförmig bewegten Seil sind die Fahrzeuge mittels Klemmen (fix) oder Klemmapparaten (kuppelbar) befestigt. Werden die Fahrzeuge in der Station an der Kuppelstelle vom Seil getrennt, bezeichnet man das System als kuppelbare Einseilumlaufbahn. Bleiben die Fahrzeuge unlösbar am Seil, wird das System als fixgeklemmte Einseilumlaufbahn bezeichnet. Das bewegte Seil ist hinsichtlich seiner Konstruktion ein Zugseil so wie bei Pendelbahnen oder Standseilbahnen. Seine Funktion ist aber nicht nur eine ziehende, sondern auch eine tragende. So ein Seil wird deshalb als Förderseil bezeichnet. Die Spurführung erfolgt durch Seilrollen auf den Stützen, die nach dem Prinzip des Waagebalkens eine gleichmäßige Rollenlastverteilung sicherstellen. Die Fahrzeuge sind entweder Sessel für 1 bis 8 Personen mit oder ohne Witterungsschutzhauben oder geschlossene Wagenkästen von 4 bis 15 Personen, wobei bei Wagenkasten mit mehr als 8 Personen Fassungsraum auch eine stehende Beförderung möglich ist.

SEILBAHNBAU

131

8.6.1 kuppelbare Einseilumlaufbahnen Stationsausfahrt

Seilfeldlänge l > 1,2 fache Bremsstrecke l

Δh ≥ 0

Bergstation

Förderseil

Abb.: Ausfahrt bei einer Einseilumlaufbahn

Bevor das Fahrzeug in jenen Trassenbereich mit großer Seilneigung (unterhalb der Stütze) gelangt, ist dieses gesichert vor der Stütze anzuhalten. Die Ausführung des annähernd waagrechten Seilfeldes wird unter folgenden Prämissen bestimmt: -

Tritt bei der Ausfahrt aus der Station eine Fehlkupplung auf (Klemmapparat umschließt nicht oder nicht vollständig das Förderseil oder es wird eine zu geringe Klemmkraft am Klemmapparat gemessen), so wird die Seilbahn stillgesetzt. Die kleinste gewährleistete Verzögerung a ist dabei zu berücksichtigen. Der Anhalteweg w des nicht ordnungsgemäß geklemmten Fahrzeuges muss geringer sein als die Seilfeldlänge l. Aus Sicherheitsgründen wird bei der Ermittlung des Anhalteweges dieser um 20 % erhöht.

w

-

v2 2a

1,2w  l

1,2

v2 l 2a

Die Höhenlage des Förderseiles an der Stütze darf nicht geringer als die Höhenlage des Förderseiles in der Station sein.

SEILBAHNBAU

132

Einseilumlaufbahnen mit geschlossenem Wagenkasten

Einseilumlaufbahnen mit geschlossenen Wagenkasten werden fast ausschließlich kuppelbar konstruiert, da die Ein- und Ausstiegsgeschwindigkeit für die Fahrgäste in der Station nur sehr gering sein kann und die Fahrgäste quer zur Fahrtrichtung des Wagens ein- und aussteigen. Die dzt. größte zulässige Fahrgeschwindigkeit auf der Strecke beträgt 6,0 m/sec. Die kleinste Folgezeit etwa 9 sec. Die Folgezeit ist abhängig vom Verhältnis der Strecken- zur Stationsgeschwindigkeit (etwa 6/0,3 = 20) und von den geometrischen Abmessungen der Fahrzeuge, die bei der Stationsumführung bei geringer Ein- und Ausstiegsgeschwindigkeit (etwa 0,3 m/sec) gegebenen Platzbedarf. Die Wagen werden im Verzögerungs- und im Beschleunigungsbereich mit Hilfe von Reifen synchron zur Geschwindigkeit des Förderseiles durch die Station befördert. Im Aus- und Einstiegsbereich kann die Wagenbeförderung sowohl durch Reifen als auch durch eine Förderkette erfolgen. Der Wagendurchlauf in der Station wird im Verzögerungs- und im Beschleunigungsbereich überwacht. Kuppelbare Sesselbahnen

Die Sessel weisen einen Fassungsraum von 2 bis 8 Personen auf. Die Fahrgeschwindigkeit kann bis 5 m/sec betragen. Die kürzeste Folgezeit beträgt 5 sec. Die Sesselfolgezeit wird durch die Einhaltung von Sicherheitsabständen im Falle einer Unregel-

SEILBAHNBAU

133

mäßigkeit bei der Einfahrt in die Stationen oder bei der Ausfahrt aus den Stationen bestimmt. Der Sesseldurchlauf in der Station von Kuppelstelle zur Kuppelstelle wird überwacht. Ähnlich wie bei Eisenbahnen wird durch Überwachungseinrichtungen sichergestellt, dass bei einer Unregelmäßigkeit der Weiterbeförderung eines Sessels der nachfolgende Sessel nicht auf den vorherfahrenden Sessel auffährt. erläuternde Bemerkung Die gesicherte Weiterbeförderung eines Sessels in der Station kann sowohl durch überlappende Streckenblöcke (nur ein Sessel im Block) oder durch die Durchfahrtssicherung (Sessel muss in einer bestimmten wegabhängigen Impulsanzahl den überwachten Abschnitt verlassen) überwacht werden.

8.6.2 Festgeklemmte Einseilumlaufbahnen Sesselbahnen

Die Sessel haben einen Fassungsraum von 2 bis 6 Personen. Einsesselbahnen werden nicht mehr gebaut. Die größte Fahrgeschwindigkeit ist von der Anzahl der Fahrgäste je Sessel und von der Beförderungsart abhängig. Bei einer Beförderung von Fußgängern beträgt die größtzulässige Seilgeschwindigkeit (und damit auch die Ein- und Ausstiegsgeschwindigkeit) 2,0 m/sec. Bei Fahrgästen mit angeschnallten Wintersportgeräten (Skier, Snowboards etc.) 2,5 m/sec. Werden Einstiegshilfen in Form eines Fahrgastförderbandes errichtet, kann die Fahrgeschwindigkeit bis auf 3,0 m/sec angehoben werden. Fahrgastförderbänder erfordern zwingend die Zugangsregelung von Fahrgästen mittels Schranken (Zusteigeinteiler). Die kleinste Folgezeit ist wieder vom Fassungsvermögen der Sessel und von der Beförderungsart (Fußgänger oder Skifahrer) abhängig und liegt zwischen 4 sec (beim Einsessellift mit Skifahrerbeförderung) und 8 sec (beim Doppelsessellift mit Fußgängerbeförderung). erläuternde Bemerkung Das Fahrgastförderband läuft mit der Seilbahn synchron und befördert die Skifahrer zur Einstiegsstelle. In der Darstellung werden beide Einsatzmöglichkeiten des Fahrgastförderbandes bei einer festgeklemmten und bei einer kuppelbaren Sesselbahn angegeben. Festgeklemmte Sesselbahn: Die Differenzgeschwindigkeit zwischen dem Seil (Sessel) und dem Förderband (Fahrgast) bei einer festgeklemmten

SEILBAHNBAU

134

Sesselbahn ermöglicht das Besetzen der Sessel mit einer Seilgeschwindigkeit von bis zu 3,0 m/sec. Kuppelbare Sesselbahn: Der Einsatz eines Fahrgastförderbandes bei einer kuppelbaren Sesselbahn erhöht nicht die Förderleistung, sondern dient ausschließlich dem besseren geregelten Zugang.

Scheibenachse (ev. verschiebbar)

Zufahrtsrampe

Schranken der Zugangssteuerung

festgeklemmte Sesselbahn:

frühest möglicher Einstiegspunkt Fahrgastförderband (ev. verschiebbar) HE

L SS

L ES

L ZS L FB

gleitfähige Fläche

FahrgastFörderband

frühest möglicher Einstiegspunkt

gerader Förderbereich

gekrümmter Förderbereich

Zufahrtsrampe

Schranken der Zugangssteuerung

kuppelbare Sesselbahn:

HE

L ES

L ZS L FB

L FB L ZS L ES L SS HE

= = = = =

Länge (Fahrgast-) Förderband Länge Zufahrtsstrecke Länge Einstiegsstrecke Länge Sicherheitsstrecke Einstiegshöhe

1.0

SEILBAHNBAU

135

8.6.3 Bemessung von Einseilumlaufbahnen Die Seilspannkräfte und die Differenz dieser an der Antriebsscheibe (Umfangskraft) sind von der Anordnung der Vorspannung des Förderseiles und vom Ort des Antriebes abhängig. Die Seilspannkräfte im Förderseil werden durch folgende Bestandteile bestimmt: - Grundspannkraft S0 - Ziehende Lasten (Seilmasse und besetzte oder unbesetzte Fahrzeuge) - Reibung (Streckenreibung etwa 3 % der Rollenlasten) - Dynamische Lasten beim Anfahren oder Bremsen der Seilbahn Antrieb und Spanneinrichtung getrennt (meist Antrieb in der Bergstation, Spanneinrichtung in der Talstation) Die Massenbelegung der Vollseilseite beträgt

qV 

Q  qS w

Die Massenbelegung der Leerseilseite beträgt

qL 

W  qS w

qV qL Q W w qS

verteilte Masse des Vollseiles verteilte Masse des Leerseiles Masse des vollbesetzten Fahrzeuges Masse des leeren Fahrzeuges Fahrzeugabstand Seilmasse

U

SC

SB

S A  SD 

G 2

p g p S B  S A  qL  H  S RL  qL  L *  g

SC  S D  qV  H  S RV  qV  L *  qL

qV

Smin  S A  SD

SD

SA G

Smax  SC

 p U max  SC  S B  qV  qL   H  S RV  S RL  qV  qL    L *   g 

SRV SRL L* p

Seilspannkraft infolge der Reibung (Stützenreibung) auf der Vollseite Seilspannkraft infolge der Reibung auf der Leerseite schräge Länge (Summe der Einzelfeldlängen l*) Beschleunigung (positiv – Anfahren, negativ – Verzögerung)

SEILBAHNBAU

136

Antrieb und Spanneinrichtung gemeinsam SC

SB

SD 

G U  2 2

Smax  SB  SC

G U  2 2

Smin  S D

p g p S B  S A  qL  H  S RL  qL  L *  g

SC  S D  qV  H  S RV  qV  L * 

qL

qV

SA 

U SD

SA G

 p U max  S A  S D  qV  qL   H  S RV  S RL  qV  qL    L *   g   G 1  p  Smin     qV  qL   H  S RV  S RL  qV  qL    L *    2 2  g   Smax  S B  SC 

G 1 p   qV  qL   H  S RV  S RL  qV  qL   L *   2 2 g

Aus der ermittelten Umfangskraft wird die Antriebsleistung für die Bemessung des Antriebes (Motorleistung, Getriebe) und die Rutschsicherheit des Seiles an der gefutterten (Gummi, Becorit) Seilscheibe ermittelt. Bei kuppelbaren Seilbahnen ist die Kraft für die Weiterbeförderung der Fahrzeuge in den Stationen zu berücksichtigen, wenn der Antrieb für die Weiterbeförderung der Fahrzeuge in der Station (z.B. Reifenförderer) durch das Seil betrieben wird. Rutschsicherheit an der Antriebsscheibe Für den Rutschsicherheitsnachweis wird die statische Umfangskraft U mit 1,50 vervielfacht. Bei Berücksichtigung der dynamischen Zusatzkräfte in der Größe der d’Alembertschen Trägheitskraft

Masse Beschleuni gung beträgt der Vervielfachungsfaktor der Umfangskraft Erdbeschle unigung

1,25, wobei die Beschleunigung sowohl positiv (Anfahren) als auch negativ (Abbremsen) sein kann.

α: μ: Smin:

Statisch:

e 

S min  1,5 U S min

Dynamisch:

e 

S min  1,25 U S min

Umschlingungswinkel Reibungskoeffizient (bei Gummi zwischen 0,16 und 0,22 und bei Becorit 0,28) kleinere Seilspannkraft an der Antriebsscheibe

SEILBAHNBAU

137

Bestimmung der Extremwerte der Seilspannkraft Die Bestimmung der größten in der Bergstation abzutragende Last aus dem bergwärts- und dem talwärtsfahrenden Seilstrang wird dann erzielt, wenn beide Seilstränge mit deren größtzulässigen Last belegt ist. nur Bergförderung:

SS  SV max  SL max

Berg- und Talförderung:

SS  2SV max

Im Folgenden sind die Belastungsannahmen angegeben, wie die Extremwerte der Seilspannkräfte Smin und Smax an einer Stütze bestimmt werden. Diese sind wichtig, um am angrenzenden Seilfeld die Extremwerte der Durchhänge f max und fmin zu bestimmen. Smax Smin

Antrieb oben, Spanngewicht unten

Tal- und Bergförderung

nur Bergförderung

Tal- und Bergförderung

nur Bergförderung

Antrieb und Spanngewicht unten (Stelling´scher Antrieb)

Abb.: Belastungsschemas für die Ermittlung der extremen Seilspannkräfte an einer Stütze

So genannte „Sportbahnen“ befördern ausschließlich Fahrgäste mit angeschnallten Wintersportgeräten in die Bergstation; eine Talbeförderung ist nicht zulässig (keine Einstiegsstelle in der Bergstation und keine Ausstiegsstelle in der Talstation).

SEILBAHNBAU

138

Lagesicherheit des Förderseiles Der Lagesicherheit des Förderseiles auf den Förderseilrollen kommt eine große Bedeutung zu. Als wichtigste Größe gegen das Entgleisen wird die Größe der Rollenlast (Auflagerkräfte) angesehen.

Neuere Forschungen zeigen, dass die Lagesicherheit des Seiles nicht nur von der Rollenlast, sondern auch vom seitlichen Anlaufwinkel des Seiles an die Rolle, von der Rillenform des Rollenfutters und von der Höhe des Rollenbordes im Verhältnis zum Seildurchmesser abhängt. erläuternde Bemerkung Gabor PISKOTY „Entgleisungssicherheit von Seilen auf Rollen“, Dissertation ETH Zürich 1996 .

Diese Zusammenhänge wurden in der am 1.1.2005 veröffentlichten ÖNORM EN 12930 zusammengefasst. erläuternde Bemerkung ÖNORM EN 12930: a) Die kleinste Auflagerkraft auf Tragstützen muss 1) bei Tragstützen in Betrieb bei gleichförmiger Bewegung mindestens der 1,5-fachen Windkraft entsprechen, die entsteht, wenn ein Staudruck q von 0,25 kN/m2 auf die Länge des angrenzenden größeren Spannfeldes auf das leere Seil bzw. auf das Leerseil wirkt ; 2) bei Tragstützen außer Betrieb mindestens der Windkraft entsprechen, die entsteht, wenn ein Staudruck q von 0,80 kN/m2 auf die Hälfte der Summe der Sehnenlängen der angrenzenden Spannfelder auf das leere Seil oder, wenn die Fahrzeuge außer Betrieb am Seil verbleiben, auf das Leerseil wirkt. b) Die kleinste Auflagerkraft bei Niederhaltestützen bei gleichförmiger Bewegung muss mindestens der 1,5-fachen Windkraft entsprechen; die Windkraft ist nach a) zu ermitteln, wobei jedoch anstelle des leeren Seiles oder des Leerseiles das Vollseil zu berücksichtigen ist. c) An Tragstützen darf das Förderseil bei einer Erhöhung der größten Seilspannkraft um 40 % in den der untersuchten Stütze angrenzenden Seilfeldern nicht von den Rollen abheben. d) An Niederhaltestützen darf das Förderseil bei einer Verminderung der kleinsten Seilspannkraft um 20 % und einer gleichzeitigen Erhöhung der Nutzlast um 25 % in den der untersuchten Stütze angrenzenden Seilfeldern nicht von den Rollen abheben. e) Der kleinste Rollendruck muss bei gleichförmiger Bewegung des Förderseiles mindestens 500 N betragen und der Gleichung (5) entsprechen. A ≥ 500 + 50[d −(D1 − D2)] Dabei ist A kleinster Rollendruck [N] ; d Seilnenndurchmesser [mm] ; D1 Durchmesser des äußeren Rollenbordes [mm] ; D2 Durchmesser des neuen Einlageringes im Rillengrund [mm].

SEILBAHNBAU

139

Die erste Rolle in der Rollenbatterie nimmt die größte Führungsarbeit auf. Der Zustand dieser Rolle ist daher besonders wichtig.

Abb.: seitlicher Anlaufwinkel (Grundriss)

Einlaufseitig erste Rolle

φ

erläuternde Bemerkung In letzter Zeit wurden die einzelnen Rillenformen der ersten, zweiten und der weiteren Rollen von ENGEL so gefertigt, dass auch die zweite und die weiteren Rollen mittragen.

Der größte seitliche Anlaufwinkel φ durch Seitenwind an der Stütze, bzw. an der ersten Seilrolle der Rollenbatterie, wird dann erreicht, wenn unmittelbar vor der Stütze ein Fahrzeug angeordnet ist. Der Winkel φ wird aus der Summe der Tangenskomponenten des Winkels φS, resultierend aus dem Förderseil, und des Winkels φW , resultierend aus der Einzellastbelegung des Seiles, ermittelt.

tan  tan S  tanW  n a L w W

w  L n W  a     L   n  1 2S m L  S m  2 

Anzahl der Fahrzeuge im Seilfeld (ganzzahlig) Abstand der Fahrzeuge schräge Länge des Seilfeldes Windgleichlast je Seilmeter seitliche Windlast des einzelnen Fahrzeuges

erläuternde Bemerkung Der ermittelte Anlaufwinkel φ wird einem aus Versuchen ermittelten zulässigen Anlaufwinkel gegenübergestellt. Für die Größe des im Versuch ermittelten Anlaufwinkels sind die Größe der Rollenlast, die Seilrillenform und der Seildurchmesser maßgebend.

SEILBAHNBAU

140

Seillageüberwachung Die gesicherte Seillage an den Stützen ist ein wesentliches Sicherheitskriterium bei Seilbahnen. Es wurde daher insbesonders in letzter Zeit ein sehr großer Forschungsaufwand betrieben um Erfassungseinrichtungen zu konstruieren, die die Seillage auf der Förderseilrolle überwachen. Auf Grundlage einer Erfindung des berührungslosen Erkennens des Seiles in seiner Lage (Patent ENGEL) wurde das RPD-System von der Fa. Doppelmayr und in ähnlicher Art das CPS-System (Cable-Position-System) von der Fa. Leitner entwickelt: RPD (Rope-Position-Dedection)

Stützen und Stützenfundamente Bei Einseilumlaufbahnen werden die Stützenschäfte fast ausschließlich aus feuerverzinkten Stahlblechen mit 5 bis 10 mm Blechstärke in Meterschüssen mit einer Länge von ca. 6 bis 8 m gefertigt. In Rund- oder annähernder Rundform. Die Schüsse werden mit Stoßverbindungen (Schraubverbindung) miteinander verbunden. Der Stützenfuß wird verstärkt gefertigt und mit Ankerschrauben an den Fundamentkörper befestigt.

Abb.: Stützenfuß und Verbindung mit Ankerschrauben im Einzelfundament (Grundriss, Schnitt)

SEILBAHNBAU

141

Bei Stützen, die in einem Kriechhang errichtet werden müssen, besteht die Möglichkeit die Fußplatte der Stütze verschiebbar auszuführen (Langloch). Dabei sind im Betrieb regelmäßige Lagekontrollen der Stütze erforderlich. Die Bemessung sowie die Standsicherheitsnachweise der Stützen erfolgt wie im üblichen Stahlbau und Grundbau. Zusätzlich sind folgende Bestimmungen zu beachten: Für die Standsicherheit der Stützen darf ein horizontaler Erdwiderstand (passiver Erddruck) nicht berücksichtigt werden. Die Stützenneigung beträgt im Allgemeinen 0° bis 20°.

S

S

S

DSm S

DSm

GStütze

GStütze

R2

R2

R1

R1 GFundament

GFundament

R1/R2 … Extremlagen der Gesamtresultierenden aus Eigen- und Nutzlast Abb.: schlechte (links) und gute (rechts) Ausführung einer Stütze

Bemessungshinweis: Die Stützen sind vorzugsweise so zu neigen oder die Fundamente sind so zu vergrößern, dass die möglichen Angriffspunkte der Gesamtresultierenden R1 und R2 an der Fundamentsohle nicht zu einer wechselnden (theoretischen) Kippachse (einmal bergseitig und einmal talseitig) führen. Wenn ein so genanntes theoretische Klaffen der Bodenfuge in Kauf genommen wird, sollte dieses nur einseitig (tal- oder bergseitig) erfolgen. Es ist nicht unbedingt von Vorteil, dass die Stütze so geneigt wird, dass die Längsachse der Stütze möglichst die gemittelte Richtung der Seilresultiernden D Sm einnimmt, da in der Stützenkonstruktion dadurch Wechselbeanspruchungen auftreten können. Durch eine vorgegebene Abweichung der Stützenneigung von der Richtung der Seilresultierenden wird dies vermieden und es treten nur Schwellbeanspruchungen auf. Für die Bemessung der Stützen und der Fundamente sind die Betriebslastfälle und Außerbetriebslastfälle zu betrachten.

SEILBAHNBAU

142

Betriebslastfall: Besetzte Fahrzeuge in ungünstigster Laststellung, Windlast, bis zu der ein Fahrbetrieb geführt werden kann, Außerbetriebslastfall: Keine Fahrzeuge auf dem Seil (z.B. bei kuppelbaren Seilbahnen, Pendelbahnen) oder leere Sessel auf der Strecke (z.B. bei festgeklemmten Sesselbahnen), Windlast mit einem Größtwert entsprechend der Windnorm oder auf Grund eines Gutachtens. erläuternde Bemerkung Eine übliche Windlast für den Außerbetriebslastfall bewegt sich in der Größe von 1000 bis 2000 N/m². Dabei wird auf die Reduzierung der Luftmasse (Dichte) auf Grund der absoluten Höhe der Seilbahnstandortes hingewiesen.

Im Betriebslastfall muss die resultierende Last innerhalb der Ellipse mit der Gleichung

 ex   bx

2

  ey  1        9   by  2

angreifen. Das entspricht einer Mindestdruckfläche von 50 % der Gesamtsohlfläche des Fundamentes oder einer früheren Betrachtungsweise nach einer Kippsicherheit um die Kippachse von 1,5. Im Außerbetriebslastfall muss die resultierende Last innerhalb der Ellipse mit der Gleichung 2

 ex   e y  1         5,76  bx   b y  2

angreifen. Das entspricht einer Mindestdruckfläche von 25 % der Gesamtsohlfläche des Fundamentes oder einer früheren Betrachtungsweise nach einer Kippsicherheit um die Kippachse von 1,2. Die jetzigen europaweit geltenden Normen erlauben diese Reduzierung der Kippsicherheit nicht mehr, sodass seit 2004 wesentlich größere Fundamente ausgeführt werden, als dies bis dahin erforderlich war. Bemessungshinweis Die Seilbemessung und die Seil- und Längenschnittsberechnung erfolgt auf deterministische Basis. Die ermittelten Größen wie Seilspannkräfte, Durchhänge, Umfangskräfte, Antriebsleistungen, werden nicht mit Teilsicherheitsfaktoren multipliziert. Deshalb, weil die ermittelten Größen auch für die Bemessung der Maschinenbauelemente (Antrieb, Getriebe, Seilscheiben, Seilrollen, Seil etc.) herangezogen werden. Bei den Stützentragwerken und den Fundamenten (Bemessung nach EUROCODE) werden daher erst die Lasten aus dem Seil mit Teilsicherheitsfaktoren multipliziert und damit der Übergang in die semiprobabilistische Bemessung vollzogen.

SEILBAHNBAU

8.7

143

GRUPPENUMLAUFBAHN, GRUPPENPENDELBAHN

Bei einer Gruppenbahn werden 2 bis 5 Wagenkästen in knappem Abstand voneinander an das Förderseil (bei einer Gruppenumlaufbahn) oder an das Zugseil (bei einer Gruppenpendelbahn) fix geklemmt. Die einzelnen Wagen innerhalb einer Gruppe können in Längsrichtung frei drehbar oder mit einer Längspendelverbindung versehen werden.

mögliche Längspendelverbindung

Abb.: Wagengruppe einer Gruppenumlaufbahn

Bei einer Gruppenumlaufbahn bietet jeder Wagenkasten 10 bis 15 Personen Platz. Meist sind 2, seltener 4 Gruppen am Seil befestigt. Die Wagengruppe bleibt für das Aus- und Einsteigen der Fahrgäste in der Station (im Bogen) stehen. Die größte Gruppenumlaufbahn wurde 1989 in Saalbach errichtet. Die Seilbahn hat 4 Wagengruppen und eine Mittelstation für Wiederholungsfahrten. Die Gruppe besteht aus 5 Wagen zu je 15 Personen. Die Fahrgeschwindigkeit beträgt bis zu 7,0 m/sec. Der Fahrtablauf (Beschleunigung, Fahrt mit konstanter Fahrgeschwindigkeit, Einfahrt in die Station) erfolgt wie bei der Zweiseilpendelbahn selbsttätig über ein Kopierwerk. Sind 4 Wagengruppen am Förderseil befestigt, wird bei der stehenden Gruppe in Seilbahnmitte oft eine Mittelstation eingerichtet.

T

B v Abb.: Gruppenumlaufbahn - Grundrissschema

SEILBAHNBAU

144

erläuternde Bemerkung Gruppenumlaufbahnen waren in den 80- und 90-iger Jahren populär. Deshalb auch, da Wagen mit einem Fassungsraum von bis zu 15 Personen keinen Wagenbegleiter benötigen. Durch Änderung der diesbezüglichen Vorschriften kam die Gruppenumlaufbahn wieder aus der Mode.

Bei einer Gruppenpendelbahn fahren Wagengruppen an einem Zugseil geklemmt meist im Zweiseil- oder Dreiseilsystem (ein Zugseil mit einem oder zwei Tragseilen) pendelnd zwischen der Talund der Bergstation. Auch hier ist (wie auch bei Pendelbahnen möglich und ausgeführt) die Anordnung einer Mittelstation, bei der die Fahrgäste allerdings umsteigen müssen, möglich.

T

B

M Fahrtrichtung

Abb.: Gruppenpendelbahn mit einer Mittelstation - Grundrissschema

erläuternde Bemerkung Die größte Dreiseil-Gruppenpendelbahn wurde am Monte Telma in Tessin errichtet. Die Wagen haben ein Fassungsvermögen von 17 Personen.

SEILBAHNBAU

8.8

145

DOPPELEINSEILUMLAUFBAHN (DMC, DLM, FUNITEL)

Die Abkürzungen DMC stehen für Double Mono Cable sowie DLM für Double Loop Monocable. DMC Der Erfinder der DMC und damit der Grundidee dieses Seilbahnsystems ist Denis CREISSEL, ein französischer Seilbahnkonstrukteur. Die erste DMC wurde 1984/85 in Serre Chevalier von der Firma POMA errichtet. Zwei Förderseile werden in einem konstanten Abstand bei synchroner Fahrgeschwindigkeit parallel geführt. Die Fahrzeuge werden in den Stationen wie bei kuppelbaren Einseilbahnen ein- und ausgekuppelt. Allerdings nicht auf einem Förderseil, sondern auf beiden. Der Synchronlauf beider Seile wird elektrisch gesteuert und überwacht. Dies ist erforderlich, da eine baugleiche Art beider Förderseile trotz modernster Technologie bei der Seilherstellung nicht möglich ist.

v v w Abb.: DMC

SEILBAHNBAU

146

DLM In Österreich wurde diese Art der Fahrgeschwindigkeitssteuerung zweier unabhängiger Seilschleifen nicht zugelassen. Daher werden Doppeleinseilumlaufbahnen in Österreich nur mit einem einzigen Förderseil geführt (DLM). 1989 wurde in Sölden (Gaislachkogelbahn) die erste DLM von der Firma Doppelmayr (Konstrukteur Ing. Bernd MEINDL) als Ersatz für eine Pendelbahn errichtet. Die Spurweite zwischen den parallel geführten Förderseilsträngen beträgt etwa 60 cm. Die Seilführung ist identisch mit jener, wie sie beim Seilbahnsystem Funitel dargestellt ist. 2010 wurde die Gaislachkogelbahn durch eine 3S-Bahn ersetzt. FUNITEL Als Verbesserung sowohl der DMC als auch der DLM konstruierte CREISSEL die Funitel. Erstmals wurde dieses Seilbahnsystem in Frankreich in Val Thorens errichtet. In Österreich wurde die erste Funitel in Hintertux auf dem Hintertuxer Gletscher errichtet. Derzeit sind 6 Seilbahnen dieser Bauart in Österreich in Betrieb (drei in Hintertux, eine in Ischgl mit zwei Teilstrecken, eine in Kaprun und eine in St. Anton). Jeder Einzelwagen fasst 24 Personen. Die Funitel hat ein einziges Förderseil mit einer sehr großen Spurweite zwischen den parallel geführten Förderseilsträngen. Ausgeführt wurde der Abstand der beiden Förderseilstränge mit 3,2 m. Das Erfordernis des Gleichlaufes des parallel geführten Förderseiles erfordert eine oftmalige und genaue Kontrolle der Durchmesser der doppelrilligen Antriebsscheiben.

Doppelrillige Antriebsscheibe

v

w

Abb.: Funitel

Vor- und Nachteile der Funitel Der wesentliche Vorteil der Doppeleinseilumlaufbahn besteht aus der Tatsache, dass die Freigängigkeit des Wagenkastens in Längsrichtung nicht behindert ist. Daher können die Fahrzeuge mit einer geringen Gehängelänge ausgeführt werden. Somit wird der Flächenschwerpunkt bei seitlichem Windangriff näher an die Förderseilhöhe geführt. Die Querpendelung der Fahrzeuge ist im freien Seilfeld daher wesentlich geringer als bei einer Einseilumlaufbahn. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass bei der Stützenüberfahrt keine Querpendelung des Fahrzeuges möglich ist. Gerade das ist aber oft bei starkem Seitenwind aus Sicherheitsüberlegungen (Anprallen des Fahrzeuges an die Stütze) der Grund für die Betriebseinstellung einer Seilbahn. Aus diesen Überlegungen wird das Seilbahnsystem bei extrem windausgesetzten Trassen gewählt. Dies insbesonders, wenn man bedenkt, dass die Rückbringung von Fahrgästen aus einem entlegenen Gebiet (z.B. Gletscher) zum

SEILBAHNBAU

147

Tal auch bei einsetzendem Wind erfolgen muss. Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit lange Seilfelder anzuordnen (Überspannung von Tälern oder von Gletschern, wo die Errichtung von Stützen nicht oder nur sehr schwer möglich ist). Die wesentlichsten Nachteile sind hohe Errichtungskosten und hohe Betriebskosten (Energie). Windstabilität einer Doppeleinseilumlaufbahn Die nachfolgenden Überlegungen gelten für alle Doppeleinseilumlaufbahnen (DMC, DLM, Funitel). Die Fahrbereitschaft einer Seilbahn kann durch starken seitlich angreifenden Wind so beeinträchtigt werden, dass ein Betrieb nur sehr eingeschränkt oder völlig verhindert wird. Das Risiko besteht einerseits aus dem Anschlagen eines querpendelnden Wagens an einer Stütze oder der Entgleisung des Förderseiles aus den Förderseilrollen auf den Stützen. Würden bei einer Doppeleinseilumlaufbahn die Seile im Seilfeld eine feste, unnachgiebige Fahrbahn bilden, könnte eine Querpendelung des Wagens nicht eintreten. Die Nachgiebigkeit der Seile im Seilfeld führt durch das angreifende Windmoment W .h zu einer Klemmenlastdifferenz ΔQ, zu einer Durchhangsänderung Δf und damit zu einer Querneigung des Wagens.

e

W/2

Δf

M

W/2 Δf

φ

G/2-ΔQ h

s

G/2+ΔQ W

S yS G

Abb.: Funitel - Kräftegleichgewicht am ausgelenkten Fahrzeug im Seilfeld

G W ΔQ Δf φ S M e s h

Gewicht des Fahrzeuges seitliche Windangriffskraft im Flächenschwerpunkt angreifend Änderung der Auflast am Förderseil vertikale Durchhangsänderung Verdrehwinkel Massenschwerpunkt Drehpunkt Seilabstand Abstand des Massenschwerpunktes vom Drehpunkt Abstand der Windkraft zu Drehpunkt

SEILBAHNBAU

148

Ausgehend vom Gleichgewicht der Kräfte im ausgelenkten Zustand des Wagens im Seilfeld ergibt sich aus der Forderung, dass das Moment im Drehpunkt zu Null wird:

W G  e G  e W W  h  G  ys    Q      Q     f   f  0 2 2  2 2  2 2 weiters gilt

ys  s  sin 

somit wird aus den beiden oben angeführten Gleichungen die Änderung der Auflast am Förderseil

Q 

W  h  G  s  sin  e

(Gleichung 1)

Aus den bereits bekannten Zusammenhängen des Durchhanges im Seilfeld zufolge einer Einzellast ΔQ beträgt die Änderung des Durchhanges Δf

f 

Q  x  l  x  Sm  l  cos 

(Gleichung 2)

l ... horizontale Seilfeldlänge x ... horizontaler Abstand des Wagens von der Stütze γ ... Sehnenneigung des Seilfeldes

und der geometrische Zusammenhang bildet die Gleichung

f 

e  sin  2

(Gleichung 3)

Die Lösung der drei Gleichungen führt zu einer expliziten Bestimmung der drei maßgeblichen Größen ΔQ, Δf und sinφ. Die Durchhangsänderung Δf am Seil zufolge der Windangriffslast W wird

  e  x  l  x   f  W  h   2  Sm  l  cos   e  2G  s  x  l  x   und die Sinuskomponente des Querpendelwinkels wird

  2 x  l  x   sin   W  h   2   S  l  cos   e  2 G  s  x  l  x  m 

SEILBAHNBAU

149

Die Auflast ΔQ am Seil oder die Entlastung am gegenüberliegenden Seil durch die Windangriffslast W wird

    W h  1  Q   e  1  2G  s  x  l  x    Sm  l  cos   e 2   Der ortsveränderliche Widerstand der Fahrbahn wird durch den Term

    1   2G  s  x  l  x     1  S  l  cos   e 2  m   gebildet. Hier sind die Auswirkungen jedes einzelnen Parameters erkennbar. So trägt insbesonders eine große Vorspannung Sm des Seiles und ein großer Seilabstand e zu einer Stabilisierung (ruhige Fahrt im Seilfeld) bei. erläuternde Bemerkung Der ortsveränderliche Widerstand der Fahrbahn erreicht an den Stützen des Seilfeldes den Wert 1 (bei x = 0 bzw. x = l). Das bedeutet, dass hier wie auf einem festen Gleis gefahren wird. In Seilfeldmitte wird der ortsveränderliche

1

Widerstand am kleinsten

1

Gsl 2 S m  cos   e

2

Je kleiner der Abstand s des Massenschwerpunktes zum Drehpunkt ist, umso stabiler wird der Wagen bei der Fahrt im Seilfeld. Dies ist der wesentlichste Vorteil des Seilbahnsystems Funitel gegenüber den übrigen Doppeleinseilumlaufbahnen, dass der Abstand s durch die Freigängigkeit des Wagenkastens in Längsrichtung sehr klein gewählt werden kann. Weiters ist aus den Gleichungen zu erkennen, dass an der Stütze (x=0 bzw. x=l) keine Durchhangsänderung Δf(x=0) und keine Verdrehung sinφ(x=0) auftritt (die Lage des Seiles ist an der Stütze ja vorgegeben), aber durch die Behinderung der Querpendelung durch die beiden Seilabschnitte tritt an den Förderseilrollen die Belastung ΔQ(x=0) auf, die zu berücksichtigen ist.

Q x 0  

W h e

Die aus der Behinderung der Querpendelung resultierende Belastung ΔQ(x=0) tritt einerseits als zusätzliche Last an den Rollen einer Seite (Tragfestigkeitsnachweis der Rolle) auf, sie führt aber auch andererseits zu einer Entlastung an den Rollen der anderen Seite (Verminderung der Spurführung und damit Gefahr einer Seilentgleisung).

SEILBAHNBAU

8.9

150

SCHLEPPLIFT

Die derzeitigen Ausführungen von Schleppliften umfassen Bügel-, Teller-, Stangen-, Gürtel-, Pendel-, Slalom-, Baby- und Tubing-Lifte. Die Fahrgeschwindigkeit von Schleppliften mit hoher Zugseilführung beträgt maximal 4,0 m/sec. Bei niederer Zugseilführung 1,8 m/sec. Die kleinste Folgezeit beträgt 5,0 sec. Damit wird eine Förderleistung von max. 1440 Pers/h erzielt. Die Seilführung ist an den Geländeverlauf gebunden. Die größte Längsneigung der Fahrbahn darf bei hoher Seilführung 60 % nicht überschreiten. Bei niederer Seilführung 40 % und wenn die Beförderung durch Halten mit den Händen erfolgt 25 %. Ein Neigungswechsel (Gegengefälle) ist zu vermeiden. Wenn es nicht zu vermeiden ist, beträgt das größte zulässige Gefälle 5 %. Die Querneigung der Schleppspur soll 0 % betragen. Eine Querneigung von mehr als 10 % ist unzulässig. Ebenso ist eine zu einer Stütze führende Querneigung unzulässig. Schlittenlift Die ersten Schlepplifte wurden als sogenannte Schlittenlifte errichtet. Vergleichbar ist der Schlittenlift mit einer Standseilbahn ohne Gleise. Die Fahrbahn ist durch die Falllinie des Geländes vorgegeben. erläuternde Bemerkung Dokumentarisch belegt fuhr der erste Schlittenlift 1907 im Vorarlberger Bödele auf den sogenannten Alkoholhügel neben dem Hotel Bödele. Er hatte eine Länge von 140 m und transportierte 4 bis 6 Personen, die auf dem Schlitten sitzend von einem Zugseil mit bodennaher Führung gezogen wurden. Der Antrieb bestand aus einem 4,5 PS starken Motorradmotor.

Schlittenlifte gelten nicht als Seilbahn, weil ein wesentliches Merkmal, nämlich die Spurführung, fehlt.

SEILBAHNBAU

151

8.9.1 Schlepplifte mit niederer Seilführung RopeTows-lifte

Hier wird ein einfaches Hanfseil (früher) oder aus Kunststoff (moderne Bauart) ohne Stützen umlaufend gespannt, an dem sich die Skifahrer anhalten. Das Seil ist in der Reichweite der Hände gespannt; sogenannte bodennahe Führung des Seiles. Schlepplifte mit Schleppeinrichtungen Die Schleppeinrichtungen können verschiedenartig ausgeführt werden. So werden kleine Sitzteller, verdrehbare Kleinbügel oder ähnliches am Zugseil in regelmäßigen Abständen befestigt, die den Benützer mitziehen oder mitschieben.

Abbildung: Snowtubing

Abbildung: Schleppeinrichtung

SEILBAHNBAU

152

8.9.2 Schlepplifte mit hoher Seilführung

erläuternde Bemerkung Der Müller WINTERHALDER aus dem Schwarzwald erhielt bereits 1908 das deutsche Reichspatent für eine ununterbrochen laufende Drahtseilbahn mit Anhängevorrichtungen für Skifahrer. Bei der ersten internationalen Wintersportausstellung in Deutschland errichtete er einen 250 m langen Schlepper mit 85 m Höhenunterschied, der 35 Personen gleichzeitig beförderte. Die Fahrgäste hielten sich dabei an Halteschlaufen fest oder Rodeln wurden an den Schlaufen befestigt, auf denen die Fahrgäste saßen.

Bügelschlepplift

SEILBAHNBAU

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erläuternde Bemerkung 1933 erfand der Zürcher Ingenieur CONSTAM den Schleppbügel, der anstatt der Schlaufen am Zugseil befestigt war. Der Bügel wurde vom Fahrgast unter den Arm geklemmt. 1934 wurde in Davos der erste Doppelbügel eingesetzt, den sich zwei Fahrgäste unters Gesäß ziehen konnten. Die Doppelbügel hingen dabei an ausziehbaren Seilchen, den sogenannten Schleppseilen. Der Schlepplift wurde sowohl für Skifahrer als auch für Fußgänger patentiert.

Abbildung: Schlepplift für Fußgängerbeförderung

erläuternde Bemerkung Der moderne Schleppliftbau in Österreich erfolgte 1938 mit der Errichtung des Schleppliftes „Übungshang Zürs“ durch Emil DOPPELMAYR, dem Vorarlberger Konstrukteur, der bereits damals Senkrechtaufzüge baute. Gemeinsam mit Ing. ZWICKLE wurde in Zürs mit einem 20 PS-Elektromotor das ständig umlaufende Zugseil auf Holzportalstützen geführt.

Heute werden Schlepplifte nur selten neu gebaut. Der Flächenbedarf des benutzten Geländes ist sehr groß und Kreuzungen der Skipisten mit Schleppliften sind eine Gefahrenstelle. Schlepplifte besitzen Einzugseinrichtungen für die Schleppseile (meist Kunststoff). Die Einzugseinrichtung wird an das Zugseil geklemmt und besitzt eine hydrodynamische Bremseinrichtung. Am Ende der Aussteigefläche wird selbsttätig erkannt, ob der Fahrgast den Bügel freigegeben hat (Überfahrsicherung).

SEILBAHNBAU

154

Bemessung der Schleppliftseile

(V)

φ

γ Zugseil

(V)

A (T) Schleppseil

Seilmasse q

(T)

A

γ

l A

φ

A φ

ε

D ε+μ

R N

Q

D

R = N.μ N

ε

μ

Q ε R

Abb.: Kräfteansatz bei einem Schlepplift mit hoher Seilführung

Ges.:

Die beiden aus dem Schleppen auf das Zugseil wirkenden Lasten T (erhöht die Seilspannkraft in Richtung des Seiles) und V (erhöht die Höhenspannkraft im Seilfeld) sowie der Belastung A im Schleppseil.

Geg.:

l, γ, ε, φ Transportlast 2 Personen = 2 mal 800 N,

Reibungskraft R = μ.N mit μ ≤ 0,15

Bestimmung von A:

A  cos  D  cos     Q

A  sin  D  sin   

→

AQ

sin    sin     

→

T  A

sin  cos 

vergrößert die Seilspannkraft

→

V  A

cos    cos 

vergrößert die Höhenspannkraft

Bestimmung von T:

A  sin  T  cos  Bestimmung von V:

A  cos  V  T  sin 

SEILBAHNBAU

155

Bemessung der Gesamtanlage: L horizontale Länge w Gehängeabstand H Höhenunterschied q Seilmasse

S 

T L V   qH  H w cos  w

Für die Gesamtseilbahn wird genähert:

(Ersatz für die Höhenspannkraft)

m   m ;

H  L  tan  m

SEILBAHNBAU

Literaturhinweise Eugen CZITARY Klaus FEYRER

Seilschwebebahnen Springer-Verlag 1951 Stehende Drahtseile und Seilendverbindungen Expert-Verlag, Kontakt & Studium, Band 306

Seilbahnnormen: Sicherheitsanforderungen für Seilbahnen für den Personenverkehr ÖNORM EN 1709 Erprobung, Instandhaltung, Betriebskontrollen ÖNORM EN 1907 Begriffsbestimmungen ÖNORM EN 1908 Spanneinrichtungen ÖNORM EN 1909 Räumung und Bergung ÖNORM EN 12397 Betrieb ÖNORM EN 12408 Qualitätssicherung ÖNORM EN 12927 Seile Teil 1 bis 8 ÖNORM EN 12929-1 Allgemeine Bestimmungen - Teil 1: Anforderungen an alle Anlagen ÖNORM EN 12929-2 Allgemeine Bestimmungen - Teil 2: Ergänzende Anforderungen für Zweiseil-Pendelbahnen ohne Tragseilbremse ÖNORM EN 12930 Allgemeine Bestimmungen - Berechnungen ÖNORM EN 13107 Bauwerke ÖNORM EN 13223 Antriebe und weitere mechanische Einrichtungen ÖNORM EN 13243 Elektrische Einrichtungen, ohne Antriebe ÖNORM EN 13796-1 Fahrzeuge-Teil 1: Befestigungen am Seil, Laufwerke, Fangbremsen, Kabinen, Sessel, Wagen, Wartungsfahrzeuge, Schleppgehänge ÖNORM EN 13796-2 Fahrzeuge-Teil 2: Klemmenabziehversuch ÖNORM EN 13796-3 Fahrzeuge-Teil 3: Ermüdungsversuche prTR 14819-1 Vorbeugender und bekämpfender Brandschutz Teil 1: Standseilbahnen in Tunnels prTR 14819-2 Vorbeugender und bekämpfender Brandschutz Teil 2: Andere Stand- und Seilbahnen Seilnormen: ÖNORM EN 12385, Teil 1 bis 10, Drahtseile ÖNORM EN 10244, Teil 1 bis 6, Stahldraht und Drahterzeugnisse, Überzüge ÖNORM EN 10245, Teil 1 bis 4, Stahldraht und Drahterzeugnisse, Beschichtungen ÖNORM EN 10264, Teil 1 bis 4, Stahldraht für Seile ÖNORM EN 13411, Teil 1 bis 6, Endverbindungen für Drahtseile aus Stahldraht

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