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Formule X - Klein, aber oho!

Der Katapultstart führt direkt in ein Sidewinder ähnliches Inversionselement

Gut gelauncht ist halb gewonnen - das muss sich bereits Anton Schwarzkopf gedacht haben, als er 1977 zum ersten Mal einen Achterbahnzug in den Shuttle Loop hat katapultieren lassen. Damals waren Fallgewichte oder Schwungräder en vogue, deren gespeicherte Energie mechanisch auf den Zug übertragen wurde. Knapp 20 Jahre später kamen die ersten Magnetantriebe auf, die berührungslos die Fahrzeuge in Loopings und Steilkurven katapultierten. Aufgrund ihrer hohen Anforderungen an die elektrische Infrastruktur der Betreiber, besonders bei Geschwindigkeiten jenseits der 80-90 Stundenkilometer, erlebten sie jedoch keinen richtigen Durchbruch.

Moderne Hydraulik- und Pneumatikantriebe ließen bald darauf alle Rekorde bezüglich Höhe und Geschwindigkeit fallen, beschleunigen sie doch mit Leichtigkeit bis zu zehn Tonnen schwere Züge auf Geschwindigkeiten von über 200 Stundenkilometern und kommen mit moderaten elektrischen Anschlussleistungen daher. Hohe Wirkungsgerade und die Fähigkeit, die benötigte Energie vor dem Launch langsam aber stetig in einem Öl- beziehungsweise Gasspeicher aufzubauen, verringerten die elektrischen Anschlusswerte im Vergleich zu den direkt wirkenden Magnetantrieben auf rund ein Zehntel. Für kleinere Anlagen mit leichten Fahrzeugen scheint die aufwendige Hydromechanik jedoch überdimensioniert.

Diese sich auftuende Marktnische erkannten die Gerstlauer Amusement Rides GmbH und die Maurer Rides GmbH fast gleichzeitig: Zur Euroshow 2006 stellten beide Unternehmen eine Studie über Bahnen mit einem weiterentwickelten LSM-Antrieb, einem Linearen Synchron-Antrieb, vor, bei dem die Energie in einem Schwungrad zwischenspeichert und über einen Generator an den Magnetantrieb abgegeben wird. Realisiert wurde die erste derartige Anlage schließlich von Maurer Söhne in Form des kompakten Inversionscoasters Formule X im niederländischen Drievliet. Der 316 Meter lange und 15 Meter hohe Coaster erreicht eine Höchstgeschwindigkeit von 70 Stundenkilometern.

Turbogang für das X-Car

Auf der 22 Meter langen Katapultstrecke beschleunigt der Wagen in zwei Sekunden von 0 auf 70 km/h

Seit der Präsentation des Xtended-Konzepts auf der Euro Amusement Show 2003 in Genua hat der ergonomische X-Seat von Maurer Söhne diverse Preise gewonnen. Die neuartige Kombination aus Sitz und Rückhaltesystem erlaubt längere Überkopfpassagen ohne Schulterbügel, dafür aber mit bisher ungeahntem Komfort. Kein Wunder, dass die erste Auslieferung des X-Coasters genau von dieser Eigenschaft reichlich Gebrauch macht. Das SkyWheel im Skyline Park rühmt sich mit der welthöchsten Inversion, einer Schraube in ehrfurchtgebietenden 45 Metern Höhe - die beinahe quälend langsam durchfahren wird.

Es folgten Auslieferungen an den britischen Drayton Manor Park und den spanischen Parque de Atracciones, beides Anlagen mit einem "richtigen" Achterbahnparcours anstatt nur eines einfachen, aufgestellten Ovals. Schließlich wurde ein Klon des SkyWheel im US-amerikanischen Magic Springs & Crystal Falls installiert. Die bisherigen Auslieferungen basierten auf einem herkömmlichen Kettenlift, wenn auch in ungewohnten Ausprägungen. Nun wagte sich Maurer Söhne an die Implementierung eines LSM-Launchs - und stößt damit eine Tür für Abschussachterbahnen auch in kleinen und mittleren Parks auf.

Die Antriebs- und Bremstechnik inklusive Steuerung lieferte die Münchner InTraSys GmbH. Das Unternehmen ist im Achterbahnbereich eine feste Größe als Lieferant von Magnetbremssystemen für fast alle namhaften Hersteller. Im Bereich der Katapultantriebe trat man bislang als Zulieferer von Komponenten für Intamin, am Beispiel des Tower of Terrors im australischen Dreamworld oder Volcano im Paramount's Kings Islands, und für Vekoma Rides Manufacturing auf. Für die Niederländer belieferte man unter anderem die Rock 'n' Roller Coaster in den Disney Parks.

Um die Anschlussleistung so gering und konstant wie möglich zu halten, besteht die Energieversorgung von Formule X aus einem mechanischen Energiebevorratungssystem mit Schwungrad, Schwungradmotor und elektrischem Generator. Diese Komponenten wurden von der Firma Lech Motoren geliefert.

Der LSM funktioniert im Wesentlichen wie ein rotierender Synchronmotor, jedoch mit abgewickeltem Stator. Als Stator wird der feststehende Teil eines Elektromotors bezeichnet, in dem sich der sogenannte Läufer dreht. In der Katapultstrecke sind die Statormodule angebracht, welche aus einer Aneinanderreihung von Magnetspulen bestehen. Am Fahrzeug sind paarweise Permanentmagnete montiert, die das lineare Äquivalent zu dem Rotor eines herkömmlichen Synchronmotors darstellen. Die Magnete sind über einen Luftspalt einander gegenübergestellt, wobei der in der Strecke angebrachte Stator während des Beschleunigungsvorganges berührungslos in den Luftspalt eintaucht. Im Gegensatz zu Anlagen der neuesten Generation von Intamin - zum Beispiel Maverick in Cedar Point oder der Half Pipe im finnischen Särkänniemi Adventure Park - setzt Maurer Söhne auf zwei parallel angeordnete Statormodulreihen; am Fahrzeug befinden sich vier Magnetleisten mit jeweils 1,5 Metern Länge. Die Magnetleisten sind in einem U-Profil mit Mittelsteg untergebracht, an deren Außenseite gleichzeitig Funktionsflächen für die Reibräder und eine mechanische Bremse montiert sind.

Der Launch ist von überall einsehbar

Das Magnetfeld wandert über die Statoren entlang der Launchstrecke und übt eine Kraft auf die am Fahrzeug montierten Permanentmagnete aus. Diese Kraft beschleunigt das Fahrzeug bei richtiger Ansteuerung der Statoren, indem sich der Permanentmagnet und damit der Wagen synchron mit dem Magnetfeld fortbewegt. Ein LSM-Antrieb zeichnet sich im Gegensatz zu einem Linearen Induktionsmotor (kurz LIM), welcher statt der am Fahrzeug angebrachten Permanentmagnete eine Reaktionsplatte aus Aluminium verwendet, durch einen höheren Wirkungsgrad aus, besitzt aber den Nachteil, dass schwere Magnetleisten am Zug angebracht werden müssen, die das Fahrzeuggewicht erhöhen und somit eine massivere Tragstruktur erfordern.

Der LSM-Antrieb von Formule X benötigt während des zweisekündigen Launchs eine Spitzenleistung von 450 Kilowatt, die aufgrund des mechanischen Energiespeichers jedoch nicht vom Stromnetz des Parks bereitgestellt werden muss. Stattdessen bringt ein 125 Kilowatt-Motor ein vier Tonnen schweres Schwungrad auf die Nenndrehzahl von 1500 Umdrehungen pro Minute. Während des Starts wandelt ein Generator die Rotationsenergie des Schwungrades in elektrische Energie um und liefert einen Spitzenstrom von 750 Ampere. Beim Start wird in den Statoren eine elektrische Verlustleistung in Wärme umgesetzt. Um die empfindlichen Antriebseinheiten vor einer zu großen Aufheizung zu schützen, produzieren aktiver Luftkühlsysteme in Form von Ventilatoren einen Luftstrom entlang der Statorreihen.

Das Schwungrad minimiert die Anschlussleistung auf etwa ein Viertel der Spitzenlast, wobei die benötigten 125 kW auch für einen Kettenliftantrieb mittlerer Größe zu veranschlagen wären. Nach jedem Launch benötigt der Elektromotor ca. elf Sekunden, um das Schwungrad wieder auf Touren zu bringen; bei der morgendlichen Inbetriebnahme der Anlage dauert das Anfahren fünf bis sechs Minuten.

Anlage im Kirmeslook

Corkscrew und Schlussbremse

Das erste Inversionselement bietet Airtime und hohe Beschleunigungskräfte

Formule X nimmt in Drievliet den Platz des Maurer Söhne Spinning Coasters Xtreme ein, der zu seiner Premiere unter dem Schausteller Freddy Schneider die deutschen Festplätze bereiste und nun in die USA umgezogen ist. Entsprechend klein war die zur Verfügung stehende Grundfläche von 50 mal 50 Metern. Zusätzlich unterliegt der niederländische Park am Stadtrand von Den Haag zwei weiteren Beschränkungen.

Seine Anlagen dürfen nicht höher als 15 Meter gebaut werden und keine Bahn darf dauerhaft mit Ankerbolzen in Betonfundamenten verankert sein. So sind üblicherweise alle Karussells und Achterbahnen in Drievliet als transportable Anlagen ausgeführt. Letztere Restriktion erfordert bei Formule X die Verwendung einer Sohle, die mittels einer Holzunterpallung auf dem Betongrund ruht und mit der Stützstruktur verbunden ist. An der Sohle angebrachte Gewichte erhöhen die Stabilität der Unterkonstruktion.

Vom schlichten Eingang führt der eher kirmestypische Wartebereich mitten durch die Anlage, vorbei an einem Container, der den mechanischen Energiespeicher und die Steuerung beherbergt. Hier werden die angehenden Passagiere bereits akustisch auf die Fahrt eingestimmt - erstaunlicherweise hat das in einer Schleife laufende Jingle einen deutschen Text und bezieht sich auf Michael Schumacher.

Am Ende des Wartebereichs erklimmen die Fahrgäste ein paar Stufen zur noch nicht überdachten Station - die abschließenden Arbeiten sollen erst in den Wochen nach der Saisoneröffnung durchgeführt werden. Die Treppe endet an der vorderen Seite der Station in einer relativ kleinen Plattform vor den Airgates. Das hat zur Folge, dass sich diejenigen, die unbedingt in der ersten Reihe fahren wollen, hier stauen und den Durchgang zu den hinteren Reihen versperren. Dies führt oftmals zu nicht voll besetzten Fahrzeugen.

Mitte: Die Ausfahrt des Sidewinder führt direkt hinein in eine Steilkurve

Formule X verfügt über zwei X-Cars mit je sechs Plätzen. Für den LSM-Antrieb spielt das Fahrzeuggewicht eine maßgebliche Rolle - die Verwendung von Einzelfahrzeugen minimiert die elektrische Spitzenlast beträchtlich. Obwohl beide Wagen in der Station Platz haben, erfolgen Be- und Entladen an der gleichen Position.

Im Gegensatz zu den bisherigen Auslieferungen von Maurers X-Coaster weist der Hydraulikkreislauf des Bügels ein zusätzliches Sperrventil auf. Dieses verhindert, dass sich der Bügel während der Fahrt weiter schließt, was bei den ersten, sehr G-lastigen Anlagen zu einiger Kritik geführt hat. Das Problem ist nun behoben, dafür muss der korrekte Sitz der Bügel bei der Abfertigung jetzt noch gewissenhafter kontrolliert werden.

Von 0 auf 70 km/h in zwei Sekunden...

Die Herzrolle gibt einige Sekunden bequeme Hangtime

Ist die Startfreigabe erfolgt, rollt das Fahrzeug in einer scharfen Rechtskurve aus der Station und wird urplötzlich bei Erreichen der geradlinigen, leicht aufwärts führenden Launchstrecke wie von Geisterhand beschleunigt. Im Gegensatz zu hydraulischen oder pneumatischen Katapultantrieben muss der Wagen nicht in einen angetriebenen Mitnehmer im Bereich der Strecke einhaken. Stattdessen wird die Geschwindigkeit des Wagens bei der Einfahrt in die Launchsektion gemessen und das Magnetfeld der LSM-Module entsprechend synchronisiert.

In zwei Sekunden beschleunigen die 26 LSM-Module das Fahrzeug auf 70 Stundenkilometer. Zur Erfassung seiner Position befinden sich zwischen den Modulen Sondenblöcke, die das Feld der am Fahrzeug montierten Permanentmagnete detektieren. Eine zweifache, auf Windows NT ablaufende softwarebasierte Sicherheitssteuerung, eine sogenannte Soft-SPS, fragt die Sensoren alle 50 Mikrosekunden - dies entspricht 0,00005 Sekunden - ab und regelt im Containerraum die Frequenzumrichter sowie die Schütze, welche die LSM-Module schalten. Bei den Modulen, in deren Wirkbereich sich das Fahrzeug gerade nicht befindet, werden die Statoren kurzgeschlossen. Sie wirken somit als Magnetbremse, falls das Fahrzeug das erste Fahrelement nicht bewältigt und zurückrollt. Ein solcher Rollback tritt bei einer Geschwindigkeit unter 61 Stundenkilometer auf.

Die Beschleunigung von bis zu 1g setzt nahtlos und ohne Vorwarnung ein und wirkt daher besonders bei der Erstfahrt sehr unerwartet. Die LSMs packen überraschend knackig zu und katapultieren das Fahrzeug nach der 22 Meter langen Launchstrecke in die erste Fahr- und Inversionsfigur. Diese lässt sich am besten als Vertikallooping mit schrägt angesetzter Einfahrt beschreiben - eine Art Sidewinder. Danach folgen eine Steilkurve und ein Camelback mit reichlich Airtime über den Launchtrack hinweg. Gleichzeitig erfolgt eine Torsion der Schiene von einer Rechts- in eine Linkskurve.

Nun steigt der Track an und mündet parallel zur Station in eine Herzrolle. Diese bietet ein wenig Hangtime, bevor der Wagen in einer weiteren Linkskurve abtaucht, eine stark übergeneigte Rechtskurve durchfährt und nach einem minimalen Bunnyhop und einer letzten Rechtskurve in die magnetische Schlussbremse einfährt. Diese besteht aus an der Schiene montierten Bremsschwertern, die mit den auch für den LSM-Antrieb genutzten Permanentmagneten am Fahrzeug zusammenwirken. Eine mechanische Bremse ist ebenfalls installiert.

Beeindruckende Offensive aus Geschwindigkeit und Inversionen

Der Schienenverlauf von Formule X wurde mithilfe des hauseigenen Designtools X-Track geplant und optimiert. Sohle, Stützen und Schienen fertigte Maurer Söhne im Werk in München Freimann. Die 400 Tonnen schwere Stahlkonstruktion wurde in Drievliet von Joachim Löwenthal aufgebaut.

Links: Die Ausfahrt der Herzrolle führt direkt hinein in die zweite Steilkurve

Nicht zuletzt aufgrund der Erstinstallation eines X-Coasters im Skyline Park im Allgäu besteht eine gute Beziehung zwischen Maurer Söhne und der Familie Löwenthal. Diese ist mit ihrem Know-How als Schausteller - im Laufe der Jahre reiste sie unter anderem mit verschiedenen großen Wildwasserbahnen - prädestiniert für derartige Arbeiten.

Und das Gesamtergebnis kann sich durchaus sehen lassen: Sanft gleitet das Fahrzeug über die Schiene, und man muss schon sehr kritisch sein, um sich an der einzigen kleinen Unebenheit bei der Ausfahrt aus dem Camelback zu stören. Die Kapazität von 650 Personen pro Stunde, die bei einer Startfolgezeit von 33 Sekunden erreicht wird, ist für kleine und mittlere Parks mehr als ausreichend.

Insgesamt ist das Fahrerlebnis äußerst abwechslungsreich und überzeugt auf der ganzen Linie. Der Launch ist knackig, aber dennoch familienkompatibel, die Strecke bietet die richtige Mischung aus Airtime, positiven Beschleunigungen und Inversionen. Außerdem zeigt der modifizierte X-Seat, dass er nicht nur bei längeren Überkopfpassagen durchaus bequem ist, sondern jetzt auch positive Gs verkraftet, ohne seine Passagiere unangenehm einzuklemmen. Schade ist, dass die Wagen im Standarddesign mit dem Parknamen in der Front daherkommen, bietet das X-Car doch die Möglichkeit, Thematisierungselemente zu befestigen. So entsprechen die Fahrzeuge dem insgesamt recht minimalistischen Look der Anlage, die nur durch vereinzelte Reifen und Ölfässer einen Bezug zum Rennsport herstellt.

Man darf von Formule X natürlich keine Rekorde erwarten, diese sind aber auch gar nicht erforderlich. Die Bahn punktet mit einem Katapultstart, ohne dabei ein breiteres Publikum aus den Augen zu verlieren, und einer butterweichen, spannenden Fahrt. Der Einsatz des Schwungrades macht einen LSM-Antrieb nun auch für Parks mit einem schwächeren Stromnetz attraktiv. Bei der in letzter Zeit zu beobachtenden Abkehr von immer neuen Höhen- und Geschwindigkeitsrekorden muss man kein Prophet sein, um Bahnen wie Formule X eine rosige Zukunft vorauszusagen.

Bilder / Text: Coastersandmore - jp, ng