Zügig fährt die Seilbahngondel Richtung Gipfel. Doch plötzlich, ohne offensichtliche Ursache, beginnt sie zu wackeln, immer heftiger schwingt sie von links nach rechts. War es ein Windstoß? Haben sich die Insassen ungünstig bewegt? Egal: Bei Auslenkungen von mehr als 19,3 Grad muss die Seilbahn sofort gestoppt werden, die Gondeln könnten sonst mit dem nächsten Stützpfeiler kollidieren.

Solche Phänomene kann man häufig beobachten. Seilbahnen sind komplexe dynamische Systeme und ein wichtiges Arbeitsgebiet innerhalb der Fördertechnik. An der TU Wien wird an solchen Systemen geforscht, von 11. bis 13. September 2014 findet hier die „20. Europäische Konferenz der Professoren für Fördertechnik“ statt.

Ungünstige Resonanzen
„Wenn Seilbahnen schaukeln, hat man es meist mit komplexen Resonanzphänomenen zu tun“, erklärt Prof. Georg Kartnig vom Institut für Konstruktionswissenschaften und Technische Logistik. Er arbeitet daran, die Schwingungen genau zu analysieren und passende Gegenmaßnahmen zu entwickeln – unterstützt von Prof. Stefan Jakubek (Institut für Mechanik und Mechatronik) und in Zusammenarbeit mit dem Seilbahnhersteller Doppelmayr.

Das System bestehend aus Seil, Seilstützen und Gondeln ist schwer zu erfassen, die Anzahl der Freiheitsgrade ist hoch. Schwingt die Gondel nach links und rechts, wird das Seil leicht verdreht, das bezeichnet man als Torsionsschwingung. Gleichzeitig kann es aber auch zu transversalen Schwingungen kommen – sogenannten Pumpschwingungen, bei denen sich die Gondeln innerhalb eines Seilfeldes nach unten bewegen und die Gondeln der angrenzenden Seilfelder nach oben.

Wenn es gelingt, das Schwingungsverhalten einer Seilbahn am Computer zu simulieren, lassen sich auch Verbesserungsmöglichkeiten finden: „In manchen Fällen kann es schon einen gewaltigen Unterschied machen, wenn die Position einer Stütze um zwanzig Meter versetzt wird“, sagt Georg Kartnig. Die Eigenfrequenzen des Systems ändern sich, und schon ist die Wahrscheinlichkeit viel geringer, dass es etwa durch Windstöße zu Resonanzeffekten kommt. Man kann auch die Gondeln selbst anpassen und etwa durch aktive oder passive Tilger an den Gondeln die Schwingungen dämpfen.

Allerdings sind viele Messungen nötig, bevor man eine Seilbahnanlage am Computer mathematisch nachbilden kann. „Wichtige Parameter wie die Biegesteifigkeit oder das Dämpfungsverhalten des Seils können wir im Labor messen“, sagt Georg Kartnig. Andere Werte werden in Zusammenarbeit mit der Firma Doppelmayr an bestehenden Seilbahnen ermittelt.

Konferenz an der TU Wien
Die Europäische Konferenz der Professoren für Fördertechnik findet alle zwei Jahre an verschiedenen Universitäten statt. Dieses Jahr wird die Konferenz an der TU Wien abgehalten und gemeinsam mit den Fördertechnikinstituten der TU Wien, TU Graz und der MU Leoben organisiert. Die Teilnehmer tauschen sich hinsichtlich der Entwicklungen an den Hochschulen aus und die veranstaltenden Institute geben einen Überblick über ihre aktuellen Forschungsprojekte. Im Zuge der Konferenz wird auch die Bühnentechnik der Wiener Staatsoper besichtigt - ein schönes Beispiel für die Symbiose von Wissenschaft und Kunst.