Achterbahn

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Hintergrund

Eine Achterbahn ist eine Fahrt in einem Vergnügungspark, bei der die Passagiere in einer Reihe von miteinander verbundenen Rädern sitzen. Die Wagen bewegen sich auf einem Schienenpaar, das von einer Holz- oder Stahlkonstruktion getragen wird. Im Betrieb werden die Autos von einer Gliederkette steil bergauf getragen. Wenn die Autos die Spitze der Steigung erreichen, rollen sie von der Kette ab und werden durch die Schwerkraft durch eine Reihe von Stürzen, Steigungen und Kurven nach unten getrieben. Schließlich werden die Wagen am Startpunkt abgebremst, wo die Fahrgäste aussteigen und neue Fahrgäste einsteigen. Achterbahnen werden von vielen als die aufregendste Fahrt in jedem Vergnügungspark angesehen.

Verlauf

Die Ursprünge der Achterbahn gehen wahrscheinlich auf das Russland im 14. Jahrhundert zurück, wo Eisschlittenfahren eine beliebte Winteraktivität war. Es wurde so populär, dass Menschen in relativ flachen Gebieten ihre eigenen Hügel aus Schnee und Eis bauten. Die Gipfel dieser künstlichen Hügel wurden über erhöhte Holztürme mit Treppen aus dem Boden erreicht. Gegen eine geringe Gebühr konnten die Leute die Treppe erklimmen und auf einem Schlitten eine schnelle, aufregende Fahrt den Hügel hinunter unternehmen.

Im 18. Jahrhundert fanden viele Besitzer von Eishügeln einen Weg, das Gewinnpotenzial der Fahrt über die Wintermonate hinaus auszudehnen. Sie montierten Räder unter kleinen Schlitten und ersetzten die Eishügel durch solche aus Holz. Am Hang wurden bunte Laternen aufgehängt, um den Nachtbetrieb zu ermöglichen.

Besucher aus Frankreich sahen diese Fahrten, die sie die Russischen Berge nannten, und nahmen die Idee mit. Die erste Achterbahn mit Rädern wurde 1804 in Paris eröffnet, und die Begeisterung für Achterbahnen verbreitete sich schnell in ganz Frankreich. Als die Popularität der Fahrgeschäfte zunahm, wetteiferten die Betreiber um die Schirmherrschaft der Öffentlichkeit, indem sie schnellere und aufregendere Achterbahnen bauten. Leider hielten die Sicherheitsvorrichtungen nicht mit der Geschwindigkeit Schritt und es kam zu Unfällen. Mitte des 19. Jahrhunderts forderten die zunehmende Zahl von Verletzten und ein allgemeiner Verlust des öffentlichen Interesses ihren Tribut. Nach und nach wurden die russischen Bergbahnen demontiert.

Die Entwicklung der Achterbahn hätte dort möglicherweise aufgehört, hätte es in den Vereinigten Staaten nicht eine stillgelegte Kohlenbahn gegeben. Die geneigte Mauch Chunk-Eisenbahn wurde Anfang des 19. Jahrhunderts in Pennsylvania gebaut, um Kohle von einer Mine auf einem Berg zu Lastkähnen in einem darunter liegenden Kanal zu transportieren. Maultiere schleppten die leeren Autos den Hügel hinauf, und die Schwerkraft brachte die beladenen Autos zusammen mit den Maultieren wieder nach unten. Im Jahr 1874 änderte sich der Bergbaubetrieb und die Eisenbahn begann, Touristen anstelle von Kohle zu transportieren. Die eineinhalbstündige Hin- und Rückfahrt kostete einen Dollar und war auf Anhieb ein Erfolg. Die Eisenbahn beförderte weiterhin Passagiere, bis sie 1938 geschlossen wurde.

Der Erfolg der Schrägbahn Mauch Chunk als Touristenattraktion war die Inspiration für mehrere ähnliche Fahrgeschäfte in kleinerem Maßstab. In den Vereinigten Staaten baute LaMarcus Thompson 1884 seine Fahrt mit der Gravity Pleasure Switchback Railway am Strand von Coney Island, New York. Für einen Nickel fuhren die Fahrer mit Autos, die von einer erhöhten Station zur anderen über eine Reihe von sanften Hügeln fuhren, die auf ein Holzbock. Am gegenüberliegenden Ende wurden die Wagen für die Rückfahrt auf ein Parallelgleis geschaltet.

Die zweite Achterbahn auf Coney Island wurde Ende 1884 gebaut, als Charles Alcoke seine Serpentine Railway eröffnete. Die Achterbahn von Alcoke war die erste mit einer ovalen Bahn. Die Fahrer saßen seitlich auf offenen Bänken, während sie mit einer damals als halsbrecherischen Geschwindigkeit von 19 km/h bezeichneten Geschwindigkeit mitgerissen wurden. Eine dritte Achterbahn wurde 1885 auf Coney Island von Phillip Hinkle gebaut. Hinkles Achterbahn hat einen Kettenlift eingebaut, um die Autos den ersten Hügel hinaufzubefördern, so dass die Passagiere ebenerdig einsteigen und ihnen einen Aufstieg erspart bleiben.

Die Entwicklung von Achterbahnen erreichte ihren Höhepunkt in den 1920er Jahren, als in den Vereinigten Staaten mehr als 1.500 Holzachterbahnen in Betrieb waren. Die wirtschaftliche Not der 1930er Jahre und die Kriegsmaterialknappheit der 1940er Jahre setzten dieser Ära ein Ende. Vergnügungsparks wurden zu Hunderten geschlossen und ihre Holzachterbahnen verfielen oder wurden abgerissen. Erst als Walt Disney 1959 die Matterhom Bobsled Ride in Disneyland eröffnete, begann die Ära des modernen Stahlachterbahn-Designs. Ironischerweise brauchte es 1972 den Bau einer neuen Holzachterbahn – der massiven Racer auf Kings Island in der Nähe von Cincinnati, Ohio –, bevor die Achterbahn-Begeisterung wieder richtig anfing.

Bis Ende der 1990er Jahre wurden in den Vereinigten Staaten schätzungsweise über 200 große Achterbahnen in Betrieb genommen, und jedes Jahr kommen weitere hinzu. Im Mai 2000 wurde die Millenium Force in Cedar Point in Sandusky, Ohio, eröffnet. Mit einer Höhe von 94 m und einer Geschwindigkeit von 148 km/h ist sie die höchste und schnellste Achterbahn der Welt.

Rohstoffe

Achterbahnen werden im Allgemeinen je nach den verwendeten Materialien für die Tragstruktur entweder als Holzachterbahn oder als Stahlachterbahn klassifiziert.

Holzachterbahnen verwenden massive hölzerne Gestelle, um die Strecke über dem Boden zu stützen. Das Holz hat im Allgemeinen eine Bauqualität wie Douglasie oder südliche Gelbkiefer und ist gestrichen oder auf andere Weise behandelt, um eine Verschlechterung zu verhindern. Die Holzbauteile werden auf Betonfundamenten getragen und mit Bolzen und Nägeln verbunden. Stahlplatten werden verwendet, um kritische Verbindungen zu verstärken. Als Beispiel für die immense Anzahl von Teilen, die zum Bau einer Holzachterbahn erforderlich sind, verwendete die American Eagle, die für Six Flags Great America in Gumee, Illinois, gebaut wurde, 2.000 Betonfundamente; 1,6 Millionen Fuß (487.680 m) Holz; 60.720 Bolzen; und 30.600 lb (13.910 kg) Nägel. Es wurde mit 9.000 gal (34.065 l) Farbe beschichtet.

Stahluntersetzer können dünne, bockartige Strukturen verwenden, um die Strecke zu stützen, oder sie können dicke röhrenförmige Stützen verwenden. Die Schiene wird normalerweise in Abschnitten aus einem Paar geschweißter Rundstahlrohre gebildet, die durch Stahlrungen in Position gehalten werden, die an rechteckigen Hohlkastenträgern oder dicken Rundrohrschienenstützen befestigt sind. Alle sichtbaren Stahloberflächen sind lackiert. Stahluntersetzer können genauso komplex sein wie Holzuntersetzer. Bei der Pepsi Max Big One Coaster am Blackpool Pleasure Beach in Blackpool, England, wurden beispielsweise 1.270 Pfähle für die Gründung in den sandigen Boden gerammt; 2.215 Tonnen (2.010 Tonnen) Stahl und 60.000 Schrauben. Es gab 42.000 m² (35.087 m²) lackierte Oberflächen.

Sowohl bei Holz- als auch bei Stahluntersetzern bestehen die Fahr- und Hubkette aus Stahl, die Waggons haben meist Stahlachsen und Unterbauten. Die Autokarosserien können aus Aluminium oder Fiberglas bestehen und die Autoräder können aus Urethan oder einem anderen langlebigen, geräuscharmen Material gegossen sein.

Design

Das Design einer Achterbahnfahrt ist der erste und wichtigste Teil des Herstellungsprozesses. Da jede Achterbahn ein Unikat ist, muss jedes Detail buchstäblich von Grund auf neu gestaltet werden.

Zu Beginn müssen Achterbahn-Designer überlegen, welche Art von Fahrern die Achterbahn verwenden werden. Wenn die Achterbahn für kleine Kinder ausgelegt ist, sind die Hügel und Kurven sanft und die Geschwindigkeit der Autos relativ langsam. Familien wünschen sich meist eine etwas schnellere Fahrt mit vielen Kurven und moderaten Kräften. Ultimative Nervenkitzel-Suchende wollen extreme Höhen und Geschwindigkeiten.

Designer müssen dann den verfügbaren Platz für den Untersetzer berücksichtigen. Achterbahnen brauchen nicht nur viel Bodenfläche, sondern auch viel Luftraum. Designer betrachten das allgemeine Gelände, andere umliegende Fahrgeschäfte, Stromleitungen, Zufahrtsstraßen, Seen, Bäume und andere Hindernisse. Einige Vergnügungsparks haben so viele Fahrgeschäfte hinzugefügt, dass eine neue Achterbahn entworfen werden muss, um sich durch bestehende Fahrgeschäfte und Gehwege zu schlängeln.

Das nächste Ziel der Designer ist es, ein einzigartiges „Gefühl“ für die Achterbahn zu erreichen. Designer können auf eine Reihe von Techniken zurückgreifen, um eine unvergessliche Fahrt zu bieten. Die anfängliche Steigung kann steiler gemacht werden oder die Geschwindigkeit der Hubkette kann verlangsamt werden, um die Besorgnis der Passagiere zu erhöhen. Einmal die Steigung hinauf, ist der erste Drop normalerweise der steilste und daher der schnellste und gruseligste. Andere Drops können mit einem kurzen abgeflachten Abschnitt in der Mitte gestaltet werden und werden als Double Dips bezeichnet. Drops mit sehr abrupten Übergängen in einen flachen oder nach oben gerichteten Abschnitt werden Slammer genannt, weil sie die Passagiere in ihre Sitze knallen. Wenn man die Autos in Bodennähe fahren lässt, in einem sogenannten Gully Coaster, wird die Illusion einer erhöhten Geschwindigkeit erzeugt.

Das Aufkommen des Stahlbaus für Achterbahnen hat eine Reihe von Variationen der grundlegenden Achterbahnfahrt ermöglicht. In einigen modernen Achterbahnen sitzen die Passagiere unter den Schienen, anstatt darauf zu fahren. In anderen fahren die Passagiere im Stehen statt im Sitzen. Einige Achterbahnen, sogenannte Bobs, haben überhaupt keine Spur, und die Autos rollen frei in einer Mulde, wie eine Bobbahn.

Der größte Teil des tatsächlichen Designs und Layouts einer Achterbahn wird auf einem Computer durchgeführt. Die Höhe der ersten Steigung muss so berechnet werden, dass die Autos genügend Energie haben, um sie durch die Fahrt und zurück zum Bahnhof zu treiben. Die horizontalen und vertikalen Kräfte, die die beladenen Wagen auf das Gleis ausüben, müssen an jedem Punkt berechnet werden, um eine ausreichende Tragkonstruktion zu gewährleisten. Ebenso müssen an jedem Punkt die auf die Passagiere ausgeübten Kräfte berechnet werden. Diese Kräfte werden normalerweise als "g" ausgedrückt, was ein Vielfaches der Kraft ist, die die Schwerkraft auf unseren Körper ausübt. Wenn eine Person beispielsweise 45,5 kg wiegt, würde eine Kraft von 2 g 91 kg auf diese Person ausüben. Achterbahnen in den Vereinigten Staaten üben im Allgemeinen nicht mehr als etwa 3,5 g aus, was die Grenze ist, die die meisten Menschen erträglich finden. Drei Achterbahnen außerhalb der USA üben mehr als 6,5 g aus und gelten als ultra-extrem. Kampfjetpiloten werden bei etwa 10 g ohnmächtig.

Da jede Achterbahn normalerweise eine oder mehrere neue und unerprobte Funktionen enthält, kann ein funktionierender Prototyp der neuen Funktionen zum Testen und zur Evaluierung gebaut werden. Der Prototyp wird beim Hersteller aufgebaut und beschwerte Testwagen mit Instrumentierung werden mit der gewünschten Geschwindigkeit durch die Teststrecke gefahren. Basierend auf diesen Tests können die Designer ihr ursprüngliches Design ändern, bevor sie das Endprodukt bauen.

Wenn die Berechnungen, das Design und die Tests abgeschlossen sind, wird ein computergestütztes Zeichenprogramm (CAD) verwendet, um detaillierte Zeichnungen für jedes der Tausenden von Teilen zu erstellen, die zum Bau der neuen Achterbahn verwendet werden.

Der Herstellungsprozess

Der eigentliche Bau einer Achterbahn kann je nach Art und Größe der Achterbahn in einer Fabrik oder auf dem Gelände des Freizeitparks erfolgen. Die meisten Stahlachterbahnen werden in einer Fabrik in Abschnitten gebaut, dann per LKW zum Einsatzort transportiert und aufgebaut. Die meisten Holzachterbahnen werden Stück für Stück auf dem Gelände gebaut. Hier ist der typische Arbeitsablauf für die Herstellung sowohl moderner Stahluntersetzer als auch klassischer Holzuntersetzer.

Vorbereitung der Website

• 1 Bevor die Achterbahn installiert werden kann, muss der Bereich, in dem sie aufgestellt werden soll, geräumt und vorbereitet werden. Dies geschieht normalerweise in der Nebensaison, wenn der Vergnügungspark geschlossen ist. Wenn dies während der Parköffnungszeiten erfolgen muss, wird das Gelände eingezäunt, um ein Abwandern der Öffentlichkeit auf die Baustelle zu verhindern.
• 2 Wenn vorhandene Strukturen, Vegetation oder Versorgungseinrichtungen verschoben oder abgerissen werden müssen, werden diese Arbeiten zuerst durchgeführt. Wenn das umgebende Gelände verfüllt oder ausgehoben werden muss, werden diese Arbeiten ebenfalls zu diesem Zeitpunkt ausgeführt.
• 3 Löcher für die Fundamente der Tragkonstruktion werden vermessen und gebohrt oder gegraben. Stabile Holzschalungen werden konstruiert, um den Beton für jeden Gründungspunkt zu halten. In einigen Gebieten mit sehr sandigem Boden können anstelle von Gussbeton große Holzpfähle als Fundament in den Boden gerammt werden. Bei Verwendung von Beton wird dieser mit Fahrmischern auf die Baustelle gebracht und von einer Betonpumpe mit langem Gelenkarm eingepumpt Ein Beispiel für eine Achterbahn in Holzbauweise. die jede Stiftungsform erreichen kann. Auf jedem Fundament werden Verbindungsplatten in den Beton eingelassen, um die Befestigung der Stützen zu ermöglichen.

Errichten der Haupttragstruktur

• 4 Wenn das Fundament steht, beginnen die Arbeiten am Haupttragwerk. Die Stützen für Stahlachterbahnen – eigentlich fast alle Teile für Stahlachterbahnen – werden in einer Fabrik hergestellt und in Abschnitten auf Lastwagen an die Baustelle geliefert. In der Fabrik werden die Teile für jede Stütze geschnitten und mit Hilfe von Vorrichtungen in die erforderliche Form geschweißt, um sie in der richtigen Ausrichtung zueinander zu halten. Wenn eine komplexe dreidimensionale Biegung erforderlich ist, kann dies in einer hydraulischen Rohrbiegemaschine erfolgen, die durch Informationen vom Computer gesteuert wird. Bei Holzuntersetzern wird das Material für die Stützen in der Regel als Rohholz auf die Baustelle geliefert und die Einzelteile vor Ort zugeschnitten und montiert. In jedem Fall werden die unteren Teile der Hauptstützen mit einem Kran angehoben und an den aus den Fundamentpunkten herausragenden Verbindungsplatten befestigt.
• 5 Sobald die unteren Stützen angebracht sind, können sie vorübergehend abgestützt werden, während die oberen Abschnitte angehoben und verbunden werden. Diese Arbeit wird fortgesetzt, bis das Haupttragwerk fertiggestellt ist.

Installieren der Schiene

• 6 Wenn die Haupttragstruktur an Ort und Stelle ist, wird die Schiene installiert. Auf Stahluntersetzern, Ein Beispiel für eine Achterbahn und ein Auto in Stahlkonstruktion. Gleisabschnitte werden im Werk mit den an den Gleisstützen angeschweißten Rungen und Rohrschienen gefertigt. Nachdem die Abschnitte auf die Baustelle gebracht wurden, werden sie eingehoben und die Gleisenden zusammengeschoben. Die Abschnitte werden dann mit der Haupttragstruktur und miteinander verschraubt. Bei Holzachterbahnen werden über die gesamte Länge der Fahrt Holzbinder über der Haupttragstruktur angebracht. Sechs bis acht Lagen flacher Holzbretter werden in zwei Reihen längs über den Schwellen angebracht, um einen laminierten Untergrund für die Schienen zu bilden. Die Schienen selbst bestehen aus langen, flachen Stahlstreifen, die in den Holzsockel eingeschraubt sind.
• 7 Auf Stahluntersetzern sind Laufstege und Handläufe entlang der Außenseite des Gleises angeschweißt, um den Wartungszugang und die Notfallevakuierung der Fahrgäste zu ermöglichen. Bei Holzachterbahnen werden die außerhalb des Gleises liegenden Teile der Schwellen als Laufstege genutzt und Handläufe angebracht.
• 8 Die Hubkette und der Rückrollschutz sind auf dem Lifthügel installiert, und die Bremsvorrichtung ist auf der Endanfahrt zur Station installiert.

Herstellung der Autos

• 9 Die einzelnen Wagen für die Achterbahn werden im Werk gefertigt. Die Hilfsrahmenteile werden geschnitten und geschweißt. Die Karosserien werden aus Aluminium gestanzt oder in Fiberglas gegossen und dann am Hilfsrahmen befestigt. Sitzkissen können aus Schaumstoff geschnitten, auf eine Unterlage montiert und mit einer Polsterung bezogen werden. Laufräder und Führungsräder werden mit Sicherungselementen verschraubt. Bremsflossen, Anti-Rollback-Klauen und andere Sicherheitskomponenten sind installiert.

Beenden der Fahrt

• 10 Wenn der Hauptbau abgeschlossen ist, wird die elektrische Verkabelung für die Beleuchtung installiert und das gesamte Fahrgeschäft kann gestrichen werden. Die Einstiegsstation wird gebaut, Schilder angebracht und die Landschaftsgestaltung angebracht.

Qualitätskontrolle

Die Konstruktion und der Bau von Achterbahnen unterliegen zahlreichen staatlichen Sicherheitsvorschriften. Die verwendeten Materialien müssen bestimmte Festigkeitsanforderungen erfüllen und die eigentliche Konstruktion unterliegt einer regelmäßigen Überprüfung. Jeden Tag muss der Coaster gründlich inspiziert werden, bevor er in Betrieb genommen wird.

Bevor die Fahrt für die Öffentlichkeit zugänglich ist, werden die Autos mit beschwerten Sandsäcken gefüllt und durch mehrere Runden geschickt, um sicherzustellen, dass alles richtig funktioniert. Staatliche Sicherheitsinspektoren überprüfen eine abschließende Überprüfung, bevor sie die Betriebsgenehmigung erteilen.

Die Zukunft

Der aktuelle Trend zu höheren, längeren und schnelleren Achterbahnen wird sich wohl auch in naher Zukunft fortsetzen. Dies gilt insbesondere jetzt, da Achterbahnen in Europa, Asien und vielen anderen Ländern populär geworden sind. In der Zwischenzeit suchen die Designer von Achterbahnen nach neuen Wegen, um den Fahrern einen körperlichen und visuellen Nervenkitzel zu bieten.