Wagenkasten eines Schienenfahrzeuges mit einer Vorrichtung zur gezielten Absorption von Kollisionsenergie

Abstract

 Der Wagenkasten eines Schienenfahrzeuges ist mit einer Vorrichtung zur gezielten Absorption von Kollisionsenergie ausgerüstet. Diese Vorrichtung weist vor der Rohbaustruktur (1) des Wagenkastens angeordnete und für einen Austausch lösbar an der Rohbaustruktur (1) befestigte Absorptionselemente (3) auf. Die Frontfläche (11) der Absorptionselemente (3) ist 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. Die Absorptionselemente (3) sind durch eine zusätzliche, über die Höhe ihrer Frontfläche (11) hinausreichende Abstützstruktur (4) stabilisiert, die in ihrem oberen Bereich eine zug- und druckfeste Anbindung (5) an die Rohbaubaustruktur (1) des Wagenkastens aufweist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft den Wagenkasten eines Schienenfahrzeuges mit einer Vorrichtung zur gezielten Absorption von Kollisionsenergie, die vor der Rohbaustruktur des Wagenkastens angeordnete und für einen Austausch lösbar an der Rohbaustruktur befestigte Absorptionselemente aufweist, deren Frontfläche zumindest teilweise in Form und Lage zur Lasteinleitung durch Puffer oder diesen in der Festigkeit entsprechende Bereiche von Kollisionsgegnern auf Höhe des Untergestells ausgebildet ist.

[0002] 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).

[0003] 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.

[0004] 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.

[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Absorptionselemente durch eine zusätzliche, über die Höhe ihrer Frontfläche hinausreichende Abstützstruktur stabilisiert sind, die in ihrem oberen Bereich eine zug- und druckfeste Anbindung an die Rohbaubaustruktur des Wagenkastens aufweist.

[0006] 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,
dadurch gekennzeichnet,
dass 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.

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) des Absorptionselementes (3) befindliche zusätzliche Krafteinleitungsflächen (12) ausgebildet sind.

5. Wagenkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass an der Vorrichtung zur Absorption von Kollisionsenergie ein Unterfahrschutz (7) befestigt ist.

6. Wagenkasten nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Befestigung des Unterfahrschutzes ausschließlich über die Vorrichtung zur Absorption von Kollisionsenergie erfolgt.

7. Wagenkasten nach Anspruch 5 oder 6,
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.

8. Wagenkasten nach Anspruch 7,
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.

9. Wagenkasten nach einem der Ansprüche 5 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Unterfahrschutz (7) über Pendel (9) aufgehängt ist.

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

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Unterfahrschutz (7) über Deformation seiner eigenen Struktur oder darin oder in der Anbindung integrierte, absorbierende Elemente ohne Beschädigung der übrigen Vorrichtung Kollisionsenergie aufnehmen kann.

Zeichnung