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GRUNDLAGEN DER SEILBAHNTECHNIK

Konstruktionselemente von Einseilumlaufbahnen

Einer Anregung aus dem ISR-Leserkreis folgend hat die ISR in den letzten zwölf Ausgaben eine Serie von Beiträgen über Grundlagen der Seilbahntechnik veröffentlicht, die Prof. Josef Nejez für diejenigen Leserinnen und Leser verfasst, die über keine fachtechnische Ausbildung verfügen. Mit dem vorliegenden Beitrag beendet die ISR diese Serie und hofft, diesem Leserkreis einen verständlichen Überblick über die Technik der Seilbahnen vermittelt zu haben.

von: Josef Nejez

Die Bezeichnung Einseilumlaufbahn wird in zwei Bedeutungen verwendet. Einerseits versteht man darunter ein Seilschwebebahnsystem mit Umlaufbetrieb, bei dem die Fahrzeuge (Kabinen, Sessel oder Schleppliftgehänge) von einem Seil sowohl getragen als auch fortbewegt werden, und andererseits eine Seilbahnanlage nach diesem System mit geschlossenen Fahrzeugen, also eine Einseilumlaufbahn mit Kabinen (EUB). Den Begriffsbestandteil „mit Kabinen“ kann man hier weglassen, denn es gibt keine Zweiseil-Sesselbahnen.

Stützen

Die Streckenbauwerke des Einseilumlaufbahnsystems sind meistens als Stahlmaststützen in Vollwandbauweise (Blechkastenstütze oder Rundrohrstütze) ausgeführt, bei größeren Stützenhöhen als Fachwerkstütze. Das Seil – beim Einseilumlaufbahnsystem als Förderseil bezeichnet – läuft über Rollenbatterien, die an den Enden der Stützen-Querträger drehbar gelagert sind.

Rollenbatterien

Die Rollenbatterien haben zwei Funktionen: Tragen und Seitenführung des Förderseiles. Diese Funktionen werden durch Seilrollen erfüllt, die die Last des Förderseiles auf die Stütze übertragen; die seitliche Führung des Förderseiles erfolgt durch die Seilrillen in den Gummifütterungen der Seilrollen.

Die Rollenbatterien sind aus Elementen von je zwei Rollen mit dazwischenliegender Drehachse (Rollenwippen) aufgebaut, die durch Trägerelemente derart hintereinander drehbar angeordnet sind, dass die Förderseilauflast nach dem Waagebalkenprinzip gleichmäßig auf die einzelnen Rollen verteilt wird. Abb. 1 zeigt schematisch den Aufbau einer 4er-Rollenbatterie.

Grafik: Archiv J. Nejez
Abb. 1: Schematischer Aufbau einer 4er-Rollenbatterie nach dem Waagebalkenprinzip. Die Stützenlast Q wird gleichmäßig auf die vier Rollenlasten QR aufgeteilt.
Grafik: Archiv J. Nejez

Die von den Rollenbatterien zu übertragende Seilauflast hängt von der Seilspannkraft und vom Ablenkwinkel des Förderseiles an der Stütze ab. Diese beiden Parameter resultieren aus dem Lastfall, der gerade auf der Seilbahn vorhanden ist, und sind daher variabel. Die Veränderlichkeit des Förderseilablenkwinkels macht es notwendig, dass die Rollenbatterie und ihre Rollenelemente drehbar gelagert sind, um sich an den jeweiligen Förderseilablenkwinkel anpassen und die Seilauflast gleichmäßig auf die Rollen verteilen zu können.

Der Förderseilablenkwinkel ist rechnerisch die Differenz zwischen dem Seilneigungswinkel (Winkel zwischen dem Seil und der Horizontalen) am unteren Ende der Rollenbatterie und dem Seilneigungswinkel am oberen Ende der Rollenbatterie. Ist die Differenz von unterem und oberem Seilneigungswinkel – also der Ablenkwinkel – positiv, dann zeigt die resultierende Stützenlast nach unten, dann benötigen wir Tragrollenbatterien. Ist der Ablenkwinkel negativ, dann zeigt die resultierende Stützenlast nach oben, und wir benötigen Niederhalte-Rollenbatterien. Schwankt – was nicht sehr häufig so gebaut wird – der Ablenkwinkel um Null Grad, dann schwankt auch die resultierende Stützenlast zwischen einem positiven und negativen Wert. Wir benötigen dann eine Wechsellast-Rollenbatterie; sie dient weniger der Lastübertragung als hauptsächlich der seitlichen Führung des Förderseiles an der betreffenden Stelle des Längenschnitts.

Die meisten Rollenbatterien sind Tragrollenbatterien an Tragstützen, aber bei allen Anlagen mit ansteigender Bahnneigung vor der Talstation ist dort mindestens eine Niederhaltestütze mit Niederhaltebatterien – eine oder mehrere hintereinander – erforderlich, weil der Seilneigungswinkel in der Station Null beträgt und oberhalb der Stütze ein positiver Seilneigungswinkel vorhanden ist; der Seilablenkwinkel ist also negativ. Abbildung 2 zeigt Beispiele einer Trag-, Niederhalte- und Wechsellastrollenbatterie.

Entgleisungssicherheit des Förderseiles

Die Entgleisungssicherheit des Förderseiles auf den Rollen der Rollenbatterien ist ein heikler Punkt des Einseilumlaufbahnsystems. Trotz einiger konstruktiver Verbesserungen in den letzten Jahrzehnten können Förderseilentgleisungen zufolge außerordentlicher Ereignisse (z. B. plötzlich auftretende Seitenwindböen) nicht völlig ausgeschlossen werden. Aus diesem Grund sind die Rollenbatterien an der Bahnaußenseite mit Seilfangschuhen ausgestattet, die bei einer Entgleisung das Förderseil auffangen sollen – was leider nicht immer gelingt. Jedenfalls wird bei einer Förderseilentgleisung durch Sicherheitseinrichtungen der Bremsbefehl Nothalt-Sicherheitsbremse ausgelöst, der die Anlage möglichst rasch zum Stillstand bringt. Eine ausführliche Diskussion des Themas Förderseilentgleisung einschließlich der Beschreibung neuerer Sicherheitseinrichtungen finden Sie im Beitrag Was tun gegen Förderseilentgleisungen? in ISR 1/2009, Seite 28 (https://de.isr.at/fileadmin/isr.at/Media/Heft-Archiv/2009/ISR-2009-1.pdf).

Stationseinrichtungen

Die Aufgabe der Stationseinrichtungen von Einseilumlaufbahnen mit kuppelbaren Fahrzeugen (Kabinen oder Sessel) besteht darin, die von der Strecke kommenden Fahrzeuge in der Station vom Förderseil abzukuppeln und auf eine so geringe Geschwindigkeit abzubremsen, dass die Fahrgäste sicher und bequem aussteigen können. Nach dem Stationsumlauf (Wechsel der Fahrbahnseite) und dem Einsteigen der Fahrgäste werden die Fahrzeuge beschleunigt, an das Förderseil angekuppelt und auf die Strecke geschickt.

Dieser gesamte Vorgang erfordert ein perfektes Zusammenspiel zwischen der Kuppelklemme des Fahrzeuges und den Stationseinrichtungen. In der Station laufen die Fahrzeuge mit Laufrädern der Kuppelklemme auf einer Stationsschiene mit U-förmigem Profil. Die Fortbewegung der Fahrzeuge erfolgt bei den heute üblichen Anlagen durch angetriebene Luftreifen, die an einem Transportschuh (z. B. mit Riffelblech) der Kuppelklemme angreifen.

Für Kuppelklemmen gibt es verschiedene Konstruktionen, zwei Beispiele zeigt die Abbildung 3. Das Grundprinzip besteht darin, dass zwei Klemmbacken das Förderseil umfassen, eine davon fix mit der Gehängeachse verbunden, eine beweglich gelagert. Die beweglich gelagerte Klemmbacke wird durch Federkraft (Tellerfedern, Spiralfedern oder Torsionsfedern) gegen die fixe Klemmbacke gepresst. Die dadurch entstehende Klemmkraft verhindert das Rutschen der Klemme am Förderseil. Das Öffnen der Kuppelklemme erfolgt durch Betätigung eines Kuppelhebels, der die bewegliche Klemmbacke vom Förderseil löst und das Klemmenmaul so weit öffnet, dass das Förderseil nach unten herausgeführt werden kann. Beim Einkuppeln ist die Abfolge umgekehrt.

Schauen wir uns die Stationsdurchfahrt etwas näher an, begleiten wir ein Fahrzeug beim Lauf durch die verschiedenen Stationsabschnitte.

Von der Strecke kommt das Fahrzeug nach Passieren der letzten Stütze vor der Station horizontal zur Stationseinfahrt. Durch ein trichterförmiges Führungselement („Einfahrtstrompete“), das an einer Führungsrolle am äußeren Ende der Gehängeachse angreift, wird das Fahrzeug in eine lotrechte Position gebracht und durch das Förderseil so geführt, dass die Laufrollen der Kuppelklemme in das U-Profil der Stationsschiene eingeführt werden.

Unmittelbar danach befährt das Fahrzeug die Auskuppelstelle. Dort wird die Klemme durch Betätigung des Kuppelhebels der Klemme geöffnet und das Förderseil über Ablenkrollen aus dem Klemmenmaul nach unten herausgeführt. In der Kuppelstelle wird die Fortbewegung des Fahrzeuges durch angetriebene Luftreifen übernommen, die an einem Reibblech der Kuppelklemme angreifen.

Nach der Kuppelstelle folgt die Verzögerungsstrecke (Abb. 4). Die Drehzahl der entlang dieser Strecke hintereinander angeordneten Luftreifen nimmt ständig ab, wodurch das Fahrzeug bis auf die Stationsgeschwindigkeit verzögert wird.

Ab diesem Punkt erfolgt die Fortbewegung des Fahrzeuges wieder mittels Luftreifen durch die Aussteigstelle, den Stationsumlauf und die Einsteigstelle bis zum Anfang der Beschleunigungsstrecke.

Die Beschleunigungsstrecke ist analog zur Verzögerungsstrecke aufgebaut, nur mit steigender Drehzahl der Luftreifen, die das Fahrzeug von der Stationsgeschwindigkeit auf Förderseilgeschwindigkeit beschleunigen.

Es folgt die Einkuppelstelle, in der das Fahrzeug an das Förderseil angekuppelt wird; danach fährt das Fahrzeug horizontal aus der Station, passiert die Stütze vor der Station und erreicht die Strecke.

Der komplexe Vorgang der Stationsdurchfahrt wird durch eine ganze Reihe von Sicherheitseinrichtungen überwacht. Hervorgehoben seien die geometrische Blende und die Klemmkraftprüfung. Die geometrische Blende überwacht vor der Stationsausfahrt die korrekte Lage des Förderseiles im Klemmenmaul nach dem Kuppelvorgang, die Klemmkraftprüfung das Vorhandensein der erforderlichen Klemmkraft der Klemme.

Doppel-Einseilumlaufbahn, Funitel

Eine Sonderform des Einseilumlaufbahnsystems ist die Doppel-Einseilumlaufbahn, eine Kabinenbahn, bei dem zwei parallel geführte und synchron bewegte Förderseile je Fahrspur die Fahrzeuge tragen und fortbewegen. Ist der Abstand der beiden Förderseile breiter als die Kabine, dann kann sie bei Längsschwingungen nicht gegen die Förderseile stoßen, und die Fahrzeuge brauchen daher nur ein kurzes Gehänge (Abb. 5). Dieses Doppel-Einseilumlaufbahnsystem trägt die Bezeichnung Funitel. Die Verbindung des Fahrzeugs mit den Förderseilen stellen vier Kuppelklemmen her, je zwei an jedem der beiden Förderseile.

Gruppenumlaufbahnen

Eine Sonderform der Kabinenbahnen sind die Gruppenumlaufbahnen. Es handelt sich dabei um Einseilumlaufbahnen – ganz selten Zweiseilumlaufbahnen –, bei denen in der Regel zwei oder vier Wagengruppen mit jeweils mehreren Fahrzeugen (Kabinenfassungsraum 12 bis 15 Personen) in gleichen Abständen mittels fester Klemmen (meist zwei je Fahrzeug) am Förderseil befestigt sind.

 

Zwei in der Förderseilschleife gegenüberliegende Wagengruppen erreichen immer gleichzeitig die beiden Stationen. Bei der Ankunft wird das Förderseil bis zum Stillstand verzögert. Während des Ein- und Aussteigens in den Stationen stehen bei einer Anlage mit vier Wagengruppen die anderen beiden Gruppen in Streckenmitte. Nach diesem Zwischenhalt erfolgt die Weiterfahrt über die zweite Streckenhälfte und die Ankunft dieser beiden Gruppen in den Stationen.

Bei diesem System läuft also im Gegensatz zu den anderen Umlaufbahnsystemen das Förderseil nicht mit konstanter Geschwindigkeit um, sondern wird bei jeder Stationsankunft der Wagengruppen auf Null verzögert, und nach dem Aus- und Einsteigen wider auf Streckengeschwindigkeit beschleunigt. Diese Betriebsart wird als intermittierend oder pulsierend bezeichnet. Der Vorteil des Systems liegt im Wegfall sämtlicher Einrichtungen für das Kuppeln der Fahrzeuge, und es ist daher sehr preiswert. Es sind allerdings bei den üblichen Ausführungen nur mäßige Förderleistungen erreichbar.

Sesselbahnen

Sesselbahnen sind Seilbahnen nach dem Einseilumlaufbahnsystem mit offenen Fahrzeugen, den Sesseln. Ein wesentliches Unterscheidungsmerkmal zwischen zwei Gruppen von Sesselbahnen ist die Art der Verbindung der Sessel mit dem Förderseil. Ist diese Verbindung betrieblich lösbar, spricht man von kuppelbaren Sesselbahnen, ist diese Verbindung betrieblich nicht lösbar, so werden diese Anlagen als fixgeklemmte, festgeklemmte oder fixe Sesselbahnen bezeichnet. Im Österreichischen Seilbahngesetz werden diese Sesselbahnen als Sessellifte bezeichnet.

Zum Schutz gegen Absturz auf der Strecke sind die Sessel mit klappbaren Schließbügeln ausgestattet, an denen auch Fußraster integriert sind. Außerdem können die Sessel mit klappbaren Wetterschutzhauben (Bubbles) ausgestattet sein; man spricht in diesem Fall auch von halbgeschlossenen Fahrzeugen.

Stationseinrichtungen der kuppelbaren Sesselbahnen

Die Stationseinrichtungen der kuppelbaren Sesselbahnen sind weitgehend identisch mit denen der Kabinenbahnen. Es werden vielfach die gleichen Bauteile verwendet. Kuppelbare Sesselbahnen werden als 4er-, 6er- oder 8er-Sesselbahnen gebaut.

Da kuppelbare Sesselbahnen im Regelfall nur für die Beförderung von Fahrgästen mit angeschnalltem Wintersportgerät bergwärts eingesetzt werden, sind die Ein- und Aussteigstellen dieser Beförderungsart angepasst. Die Stationsgeschwindigkeit ist höher als bei Kabinenbahnen, bei denen auch mobilitätseingeschränkte Personen in die langsam fahrenden Kabinen einsteigen können. Um ein geregeltes Einsteigen der Fahrgäste in der Talstation zu erleichtern, ist der Zugang mit einer Schrankenanlage ausgestattet, deren Öffnen und Schließen auf die Sesselfolge abgestimmt ist (Abb. 7). In der Bergstation folgt auf die Stelle, an der sich die Fahrgäste aus dem Sessel erheben, eine Abfahrtsrampe, über die sie die Station verlassen (Abb. 8).

Kombibahnen

Wenn man mit einer Anlage sowohl Fahrgäste mit angeschnallten Wintersportgeräten bergwärts als auch Fußgänger einschließlich mobilitätsbeeinträchtigter Personen berg- und talwärts transportieren will, besteht die Möglichkeit des Baus einer Kombibahn, an der sowohl Sessel als auch Kabinen als Fahrzeuge eingesetzt werden. In der Talstation befinden sich auf der Talfahrtseite die Kabinen-Aussteigstelle der Talfahrt und die Kabinen-Einsteigstelle für die Bergfahrt, auf der Bergfahrtseite die Einsteigstelle für die Skifahrer und Snowboarder mit einer Schrankenanlage, die bei der Durchfahrt von Kabinen den Zugang sperrt. In der Bergstation verlassen die Skifahrer und Snowboarder über die Abfahrtsrampe die Station, die Türen der Kabinen werden erst im Umführungsbogen auf der Talfahrtseite geöffnet, und die Fahrgäste können aussteigen und für die Talfahrt einsteigen (Abb. 9). Im Winterbetrieb beträgt das Verhältnis von Sesselanzahl zu Kabinenanzahl beispielsweise 3:1, bei Sommerbetrieb sind nur die Kabinen im Einsatz.

Fixe Sesselbahnen

Bei fixen Sesselbahnen sind die Fahrzeuge mittels betrieblich nicht lösbarer Klemmen mit dem Förderseil verbunden. Nach der Anzahl der pro Fahrzeug beförderten Personen wurden sie früher als Einsesselbahnen und Doppelsesselbahnen gebaut, später gelegentlich als 3er-Sesselbahnen und dann als 4er- oder 6er-Sesselbahnen.

Abbildung 10 zeigt die Schnittzeichnung einer heute üblichen festen Klemme. Das Förderseil wird von einer äußeren und inneren Klemmbacke umfasst. Eine Tellerfedernsäule presst die innere Klemmbacke über ein Verbindungsstück gegen die äußere Klemmbacke und erzeugt damit die erforderliche Klemmkraft. Die Klemmkraft muss so groß sein, dass eine dreifache Sicherheit gegen das Rutschen der Klemme am Förderseil besteht. Abbildung 11 zeigt eine feste Klemme beim Lauf über eine 2er-Rollenbatterie. An den Enden des Rückens der äußeren Klemmbacke sind bewegliche Auflaufzungen für das Durchfahren der Niederhaltestützen angebracht.

Stationseinrichtungen von fixen Sesselbahnen

Antrieb und Spanneinrichtung können jeweils einzeln in einer der beiden Stationen angeordnet sein, aber auch gemeinsam. Da die Sessel fix mit dem Förderseil verbunden sind, müssen sie die Antriebs- und Umlenkscheibe umfahren; das erfolgt im unbesetztem Zustand der Sessel); die Spurweite des Förderseiles auf der Strecke ist identisch mit dem Scheibendurchmesser.

Heute werden fixe Sesselbahnen in der Regel als Wintersportbahnen mit 4er- oder 6er-Sessel gebaut. Sie können mit höherer Fahrgeschwindigkeit betrieben werden, wenn sie in der Talstation ein Einstiegsförderband haben (Abb. 12). Dadurch wird die Relativgeschwindigkeit zwischen den einsteigenden Fahrgästen und dem Förderseil verringert, und damit auch der Stoß, den die Sesselvorderkante beim Einsteigen in die Kniekehlen der Fahrgäste ausübt. In der Bergstation spielt die höhere Geschwindigkeit wegen des Gleitvorganges beim Aussteigen keine Rolle.

Um ein seitliches Auspendeln der Sessel an der Ein- und Aussteigstelle zu vermeiden, sind meist Gehängeführungen vorgesehen.

 

Schlepplifte

Schlepplifte sind Anlagen nach dem Einseilumlaufbahnsystem, bei dem die Fahrgäste mit angeschnallten Wintersportgeräten auf einer Schneefahrbahn (Schleppspur) bergwärts befördert werden. Bei Schleppliften mit hoher Seilführung werden hierfür Schleppbügel (zwei Personen) oder Schleppteller (eine Person) mit Einziehvorrichtung verwendet. Bei Kleinschleppliften mit niedriger Seilführung halten sich die Fahrgäste entweder direkt am Seil fest oder werden von kurzen Bügeln mitgenommen.

Die Seilbahntechnik der Schlepplifte ist vergleichsweise einfach, unter anderem weil sich die Fahrgäste während der Beförderung auf dem Boden befinden und daher hinsichtlich der Sicherheit einfachere Verhältnisse vorliegen. Auf die Konstruktionselemente der Schlepplifte wird hier nicht näher eingegangen.


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