Wagenkasten eines Schienenfahrzeuges mit einer Vorrichtung zur gezielten Absorption von Kollisionsenergie

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Wagenkasten eines Schienenfahrzeugs nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Ein solcher Wagenkasten ist aus der EP-A-1 394 009 A1 bekannt.

[0002] Weiterer Stand der Technik zu dieser Erfindung ergibt sich aus den Druckschriften EP-A-0 655 565 A1, DE 198 33 250 A1 und EP-A-1 106 467, die sich jeweils mit Aspekten des Energieverzehrs bei Schienenfahrzeugen beschäftigen.

[0003] Zum Schutz der Insassen und zur Reduktion der Reparaturkosten bei Kollisionen ist es zunehmend üblich, Schienenfahrzeuge mit Systemen zur gezielten Aufnahme von Energie auszustatten. Dabei hat es sich als sinnvoll erwiesen, wenigstens die erste Stufe eines solchen Systems zur Energieabsorption in Form von leicht austauschbaren Elementen auszuführen, die vor der eigentlichen Rohbaustruktur angesetzt werden. Die Befestigung dieser Elemente erfolgt durch lösbare Verbindungen, in der Regel durch Schrauben. Um die Übertragung der Kräfte von den anzunehmenden Kollisionsgegnern zu gewährleisten, sind die Absorptionselemente geeignet anzuordnen, bei den europäischen Vollbahnen also meist in der Position der dort vorherrschenden Seitenpuffer (z. B. SNCF TER 73500; Bombardier ITINO; DB ICE 3). Es sind auch Ausführungen bekannt, die reversibel federnde betriebliche Seitenpuffer mit dahinter geschalteten, irreversibel verformbaren Absorptionselementen kombinieren (z. B. ÖBB 1016, 1116, 2016; DB 189). Zusätzlich zu den Absorptionselementen auf Pufferhöhe können auch weitere Elemente an der Frontwand unterhalb des Fensters angeordnet werden (z. B. SNCF TER 73500; DB ICE 3).

[0004] Nachteilig bei den bisher ausgeführten Konstruktionen ist die geringe Biegebelastbarkeit der Absorptionselemente um die Querachse aufgrund der geringen Höhe am lösbaren Anschluss zur Rohbaustruktur. Damit ist abhängig von der Baulänge des Elements die Möglichkeit zur Aufnahme von Vertikalkräften begrenzt. Solche Kräfte können auftreten durch Nickbewegungen der Fahrzeuge zueinander oder beim Anheben des Fahrzeugs am Ende. Auch die Befestigung eines Unterfahrschutzes an den austauschbaren Elementen ist aufgrund der aus der tiefen Lasteinleitung resultierenden Momente problematisch. Deshalb wird der Unterfahrschutz meistens weiter hinten direkt am Wagenkastenrohbau befestigt, was für seine Funktion nicht optimal ist, da kleinere Objekte damit weit unter das Fahrzeug rutschen können und es anheben und zur Entgleisung bringen können.

[0005] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Wagenkasten mit den gattungsgemäßen Merkmalen im Sinne einer stabileren Anbindung der Absorptionselemente und besserer Krafteinleitungen zu gestalten.

[0006] Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Wagenkasten eines Schienenfahrzeugs gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1.
Die eingangs beschriebenen Nachteile der existierenden Ausführungen sind durch die Erfindung vermieden, und zwar insbesondere durch die Vergrößerung der hinteren Abstützbasis der Absorptionselemente an ihrem lösbaren Anschluss zur Rohbaustruktur des Wagenkastens.

[0007] Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

[0008] Im weiteren wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben, das in der Zeichnung prinzipartig dargestellt ist. Es zeigen

Fig. 1

den Kopfbereich eines Schienenfahrzeuges (ohne äußere Verkleidung) mit einer Vorrichtung zur Absorption von Kollisionsenergie in Seitenansicht,

Fig. 2

eine die Fig. 1 ergänzende Seitenansicht in vergrößertem Maßstab.

[0009] Die in Fig. 1 gezeigte grundsätzliche Anordnung von einem oder mehreren zur Fahrzeuglängsebene symmetrischen Absorptionselementen 3 entspricht den bekannten Ausführungen, die sich auf das Untergestell 2 des Wagenkastens abstützen. Gemäß der Erfindung werden die Absorptionselemente 3 durch eine zusätzliche, über die Höhe ihrer Frontfläche 11 hinausreichende Abstützstruktur 4 stabilisiert, die an ihrem oberen Ende eine zug- und druckfeste Anbindung 5 an die Rohbaustruktur 1 des Wagenkastens besitzt. Zweckmäßigerweise kann die bei vielen Fahrzeugen ohnehin vorhandene, verstärkte Brüstung 6 des Frontfensters zur Realisierung dieser oberen Anbindung 5 genutzt werden.

[0010] Die Abstützstruktur 4 lässt sich entsprechend den relevanten Kollisionsszenarien so ausformen, dass sich zusätzliche Krafteinleitungsflächen 12 oberhalb der Höhe von Puffern oder des Untergestelles 2 ergeben.

[0011] Durch die mit der hohen Abstützbasis erreichte Belastbarkeit kann neben einem effektiven Kletterschutz und ggf. einer Möglichkeit zum Anheben auch eine vollständige Integration eines Unterfahrschutzes 7 in die Vorrichtung realisiert werden. Neben der für die Funktion günstigen Anordnung weit vorne am Fahrzeug ist dabei auch vorteilhaft, dass die gesamte Aufhängung des Unterfahrschutzes 7 innerhalb von an den Wagenkasten 1 angesetzten Bauteilen liegt, die im Fall von Schäden leicht austauschbar sind. Weiterhin kann es günstig sein, den Unterfahrschutz 7 selbst mit Energieabsorbern auszustatten oder verformbar zu gestalten und so Beschädigungen lokal zu begrenzen.

[0012] Problematisch ist die Einleitung der tief angreifenden Kräfte aus dem Unterfahrschutz 7 in das Absorptionselement 3 ohne dessen Verformbarkeit in Längsrichtung zu behindern. Als Lösung für dieses Problem bietet sich eine V-förmige Anordnung aus zwei relativ dünnen Stützen 8 an (siehe Fig. 2), die durch ihren Abstand zwar Momente als Kräftepaar übertragen können, aber durch ihre in Längsrichtung nur kurzen Anbindungen kaum zur Aussteifung des Absorptionselementes 3 beitragen. Da die dünnen Stützen 8 kaum Biegemomente aufnehmen können, dürfen sie nur mit Kräften durch ihren Schnittpunkt belastet werden. Vorteilhaft lässt sich dies durch die Anordnung eines zumindest um die Querrichtung beweglichen Gelenks im Schnittpunkt der Stützen 8 realisieren. Gleichzeitig kann die Bolzenverbindung eines solchen Gelenks der einfachen Montage dienen.

[0013] Zur sicheren Führung des Unterfahrschutzes 7 auch bei größeren Verformungen kann die in Fig. 2 dargestellte Aufhängung in Pendeln 9 vorteilhaft sein. Für die oberen Aufhängepunkte der Pendel 9 kann bei paarweiser Anordnung der Absorptionselemente 3 und deren Abstützstrukturen 4 eine die vorgenannten Bauteile 3 und 4 verbindende Quertraverse 10 verwendet werden.

Ansprüche

1. Wagenkasten eines Schienenfahrzeuges mit einer Vorrichtung zur gezielten Absorption von Kollisionsenergie, die vor der Rohbaustruktur (1) des Wagenkastens angeordnete und für einen Austausch lösbar an der Rohbaustruktur (1) befestigte Absorptionselemente (3) aufweist, deren Frontfläche (11) zumindest teilweise in Form und Lage zur Lasteinleitung durch Puffer oder diesen in der Festigkeit entsprechende Bereiche von Kollisionsgegnern auf Höhe des Untergestells (2) ausgebildet ist,
wobei die Absorptionselemente (3) durch eine zusätzliche, über die Höhe ihrer Frontfläche (11) hinausreichende Abstützstruktur (4) stabilisiert sind, die in ihrem oberen Bereich eine zug- und druckfeste Anbindung (5) an die Rohbaubaustruktur (1) des Wagenkastens aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
dass an einem der Absorptionselemente ein Unterfahrschutz (7) befestigt ist.

2. Wagenkasten nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die lösbare Verbindung zwischen dem Absorptionselement (3) und der Rohbaustruktur (1) als Schraubverbindung ausgeführt ist.

3. Wagenkasten nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die zug- und druckfeste obere Anbindung (5) der Abstützstruktur (4) an der Rohbaustruktur (1) des Wagenkastens über eine Brüstung (6) des Frontfensters erfolgt.

4. Wagenkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass an der Abstützstruktur (4) oberhalb der Frontfläche (11) der Absorptionselemente (3) befindliche zusätzliche Krafteinleitungsflächen (12) ausgebildet sind.

5. Wagenkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Befestigung des Unterfahrschutzes ausschließlich über die Vorrichtung zur Absorption von Kollisionsenergie erfolgt.

6. Wagenkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Unterfahrschutz (7) an der Vorrichtung über mindestens eine Anordnung von Stützen (8) befestigt ist, die an jeweils zwei in Fahrzeuglängsrichtung versetzten Positionen angreifen und deren Schwerelinien sich in der Seitenansicht auf der Höhe der Lasteinleitung durch den Unterfahrschutz (7) schneiden.

7. Wagenkasten nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Unterfahrschutz (7) mit den Stützen (8) zumindest um eine in Fahrzeugquerrichtung durch den Schnittpunkt ihrer Schwerelinien verlaufende Achse gelenkig beweglich verbunden ist.

8. Wagenkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Unterfahrschutz (7) über Pendel (9) aufgehängt ist.

9. Wagenkasten nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Pendel (9) an einer Quertraverse (10) angreifen, die zwei symmetrisch zur Fahrzeuglängsebene angeordnete Absorptionselemente (3) verbindet.

Claims

1. Railcar body of a rail vehicle having a device for the selective absorption of collision energy, which device has absorption elements (3) which are arranged on the body shell structure (1) of the railcar body and, for the purpose of replacement, are attached in a detachable fashion to the body shell structure (1), the front face (11) of which absorption elements (3) is constructed at least partially in terms of shape and position for the purpose of the application of loads by buffers or areas corresponding thereto in terms of strength from other parties in a collision at the level of the chassis (2),
wherein the absorption elements (3) are stabilized by an additional supporting structure (4) which extends beyond the level of their front face (11) and which has, in its upper region, a tension-proof and compression-proof connection (5) to the body shell structure (1) of the railcar body, characterized in that an underride protection (7) is attached to one of the absorption elements.

2. Railcar body according to Claim 1, characterized in that the detachable connection between the absorption element (3) and the body shell structure (1) is embodied as a screw connection.

3. Railcar body according to Claim 1 or 2, characterized in that the tension-proof and compression-proof upper connection (5) of the supporting structure (4) to the body shell structure (1) of the railcar body is implemented via a sill (6) of the front window.

4. Railcar body according to one of Claims 1 to 3, characterized in that additional force application faces (12) which are located above the front face (11) of the absorption elements (3) are formed on the supporting structure (4).

5. Railcar body according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the underride protection is attached exclusively via the device for absorbing collision energy.

6. Railcar body according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the underride protection (7) is attached to the device via at least one arrangement of supports (8) which act on, in each case, two positions which are offset in the longitudinal direction of the vehicle and whose centroidal lines intersect, in side view, at the level of the application of the load by the underride protection (7).

7. Railcar body according to Claim 6, characterized in that the underride protection (7) is connected to the support (8) at least so as to move in an articulated fashion in the lateral direction of the vehicle through the point of intersection of its centroidal lines.

8. Railcar body according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the underride protection (7) is suspended by means of pendulums (9).

9. Railcar body according to Claim 8, characterized in that the pendulums (9) act on a crossmember (10) which connects two absorption elements (3) which are arranged symmetrically with respect to the longitudinal plane of the vehicle.

Revendications

1. Caisse de véhicule ferroviaire, comprenant un dispositif pour l'absorption ciblée d'énergie de collision, qui comporte des éléments d'absorption ( 3 ) agencés devant le chaudron ( 1 ) de la caisse de véhicule et fixés de manière amovible au chaudron ( 1 ) en vue de permettre le remplacement, la surface frontale ( 11 ) de ces éléments d'absorption étant conçue au moins partiellement quant à la forme et à la position, pour l'application d'une charge par des tampons, ou par des zones correspondantes à ceux-ci quant à la résistance, d'éléments antagonistes aux collisions, à hauteur du châssis inférieur ( 2 ),
les éléments d'absorption ( 3 ) étant stabilisés par une structure de soutien ( 4 ) supplémentaire, qui s'étend au-dessus de la hauteur de la surfaces frontale ( 11 ) de ces éléments d'absorption, et qui présente dans sa zone supérieure, une fixation ( 5 ) résistante en traction et en compression, au chaudron ( 1 ) de la caisse de véhicule,
caractérisée en ce que sur l'un des éléments d'absorption est fixée une protection anti-encastrement ( 7 ).

2. Caisse de véhicule ferroviaire selon la revendication 1,
caractérisée en ce que la liaison amovible, entre l'élément d'absorption ( 3 ) et le chaudron ( 1 ), est réalisée sous forme de liaison vissée.

3. Caisse de véhicule ferroviaire selon la revendication 1 ou 2,
caractérisée en ce que la fixation ( 5 ) supérieure résistante en traction et en compression de la structure de soutien ( 4 ) au chaudron ( 1 ) de la caisse de véhicule ferroviaire, s'effectue par l'intermédiaire d'une rampe ( 6 ) inférieure de la fenêtre frontale.

4. Caisse de véhicule ferroviaire selon l'une des revendications 1 à 3,
caractérisée en ce que sur la structure de soutien ( 4 ), sont formées des surfaces d'application de force ( 12 ) supplémentaires se trouvant au-dessus des éléments d'absorption ( 30 ).

5. Caisse de véhicule ferroviaire selon l'une des revendications 1 à 4,
caractérisée en ce que la fixation de la protection anti-encastrement s'effectue exclusivement par l'intermédiaire du dispositif pour l'absorption d'énergie de collision.

6. Caisse de véhicule ferroviaire selon l'une des revendications 1 à 5,
caractérisée en ce que la protection anti-encastrement ( 7 ) est fixée au dispositif par l'intermédiaire d'au moins un agencement de bras de support ( 8 ) qui agissent respectivement en deux positions mutuellement décalées dans la direction longitudinale du véhicule, et dont les lignes de gravité se coupent, en vue de côté, à hauteur de l'application de force par la protection anti-encastrement ( 7 ).

7. Caisse de véhicule ferroviaire selon la revendication 6,
caractérisée en ce que la protection anti-encastrement ( 7 ) est reliée aux bras de support ( 8 ) en étant mobile de manière articulée autour d'un axe passant par le point d'intersection de leurs lignes de gravité.

8. Caisse de véhicule ferroviaire selon l'une des revendications 1 à 7,
caractérisée en ce que la protection anti-encastrement ( 7 ) est suspendue par l'intermédiaire de biellettes ( 9 ).

9. Caisse de véhicule ferroviaire selon la revendication 8,
caractérisée en ce que les biellettes ( 9 ) sont liées à une traverse transversale ( 10 ), qui relie deux éléments d'absorption ( 3 ) agencés symétriquement par rapport au plan médian longitudinal du véhicule.

Zeichnung