Die Erfindung betrifft ein Konstruktionsverfahren zum Aufbau eines Schienenfahrzeugwagens sowie eine Schienenfahrzeugfamilie. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Schienenfahrzeugwagens sowie ein Schienenfahrzeug mit mindestens zwei Schienenfahrzeugwagen.
Schienenfahrzeugbetreiber geben im Rahmen von Ausschreibungen häufig konkrete Sitzplatzzahlen vor, die mit vorhandenen Zugkonzepten nicht immer exakt getroffen werden. Um die gewünschte Gesamtzahl zu erreichen, werden daher von den Schienenfahrzeugherstellern Schienenfahrzeuge angeboten, die über mehr Sitze als benötigt verfügen. Das führt wiederum zu einem unnötig hohen Fahrzeugpreis und bringt bei gegebener Antriebskonfiguration fahrdynamische Nachteile mit sich, da höhere Massen als eigentlich notwendig bewegt werden müssen.
Zudem machen die Schienenfahrzeugbetreiber unterschiedliche Vorgaben zu den gewünschten Traktionsleistungsparametern, wie Beschleunigungsvermögen oder Höchstgeschwindigkeit. Soll die in einem einzelnen Wagen des Zugkonzepts installierbare Antriebsleistung daraufhin variabel einstellbar sein, führt das zwangsläufig zu Masseunterschieden in den Traktionsausrüstungsvarianten. Geht man von einer vorgegebenen maximal zulässigen Radsatzlast im Drehgestell aus, ist es zweckmäßig, diese jeweils voll auszunutzen, um die maximale Anzahl an Fahrgästen zu transportieren. D.h. es sind wagenseitige Kompensationsmaßnahmen für die Masseunterschiede in der Traktionsausrüstung erforderlich.
Bei Triebzugschienenfahrzeugen erfolgt eine Anpassung der Sitzzahl oftmals durch eine Erhöhung bzw. Verringerung der Wagenanzahl und damit ggf. auch der zur Verfügung stehenden Gesamtantriebsleistung bzw. der effektiven Antriebsleistung.
Bei Schienenfahrzeugen mit Lokbespannung erfolgt die Anpassung durch Erhöhung/Verringerung der Wagenanzahl mit entsprechender Wirkung auf die spezifische Traktionsleistung.
Aus dem Dokument IPCOM000176902D (veröffentlich im Internet auf http://www.ip.com/pubview/IPCOM000176902D) ist die konstruktive Ausführung eines Wagenkastenrohbaus mit flexibler Seitenfenstergröße beschrieben. Dies erfolgt durch frei verschiebbarer Fensterstiele. Dadurch kann der Fensterteiler und die Fenstergröße angepasst werden.
Modular aufgebaute Wagenkästen für Schienenfahrzeuge sind in
In Längsrichtung verschiebbare Sitzmodule für den Innenausbau eines Schienenfahrzeugwagens sind dagegen in
Als ungünstig hat sich herausgestellt, dass bei IPCOM000176902D ein ganzer Wagen hinzugefügt oder herausgenommen werden muss, wenn die Sitzplatzanzahl angepasst werden soll. Die Herstellung eines Wagens gemäß
Aus der
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schienenfahrzeug bereitzustellen, dass eine bessere Anpassbarkeit an die jeweiligen Kundenwünsche ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Konstruktionsverfahren zum Aufbau eines Schienenfahrzeugwagens nach Anspruch 1. Weiterhin wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung von Schienenfahrzeugwagen nach Anspruch 6 gelöst. Weiterhin wird diese Aufgabe durch eine Schienenfahrzeugfamilie nach Anspruch 11 gelöst. Weiterhin wird diese Aufgabe durch ein Schienenfahrzeug nach Anspruch 13 gelöst. Weiterhin wird diese Aufgabe durch die Verwendung von tragenden Strukturen gleichen Querschnitts nach Anspruch 10 gelöst. Weitere Ausführungsformen, Modifikationen und Verbesserungen ergeben sich anhand der folgenden Beschreibung und der beigefügten Ansprüche.
Gemäß einer Ausführungsform wird ein Konstruktionsverfahren zum Aufbau eines Schienenfahrzeugwagens bereitgestellt. Das Verfahren umfasst Vorgeben einer Maximallänge eines Schienenfahrzeugwagens langen Bautyps sowie eines Sitzteilers; Konstruieren eines Wagenkastens einschließlich tragender Strukturen für den Schienenfahrzeugwagen langen Bautyps, wobei der Wagenkasten ein Grundsegment, welches für die Aufnahme einer Vielzahl von Sitzreihen entsprechend des Sitzteilers ausgelegt ist, und mindestens ein Fenstersegment zur Verlängerung des Grundsegments umfasst, wobei die Länge des Fenstersegments etwa dem Sitzteiler entspricht. Dann werden die erforderlichen Querschnitte und die Festigkeitsauslegung der tragenden Strukturen für den Wagenkasten des Schienenfahrzeugwagens langen Bautyps ermittelt. Ein Schienenfahrzeugwagen wird dann als Ganzes in mindestens zwei verschiedenen Längenvarianten unter Beibehaltung des Querschnitts und der Festigkeitsauslegung des Wagenkastens und der tragenden Strukturen konstruiert.
Das Konstruktionsverfahren geht von der Überlegung aus, die Herstellung von Schienenfahrzeugwagen mit unterschiedlicher Sitzplatzkapazität möglichst effizient zu gestalten. Dabei wird von einem Grundtyp eines Schienenfahrzeugwagens, der auch als Schienenfahrzeugwagen langen Typs bezeichnet wird, ausgegangen. Dieser Schienenfahrzeugwagen wird mit einer maximalen Sitzplatzanzahl unter Berücksichtigung der zulässigen Radsatzlast konzipiert. Dadurch verfügt dieser Schienenfahrzeugwagen auch über eine Maximallänge seines den Passagierbereich bildenden Wagenkastens. Dieser Wagenkasten verfügt über ein Grundsegment und mindestens ein Fenstersegment. Es ist auch möglich, von einem Schienenfahrzeugwagen langen Bautyps mit einem Grundsegment und zwei Fenstersegmenten, oder auch von einem Grundsegment und mehr als zwei Fenstersegmenten auszugehen. Das Grundsegment gestattet es, eine Vielzahl von Sitzreihen nach Maßgabe des vorgegebenen Sitzteilers aufzunehmen. Das Grundsegment stellt gleichzeitig den kürzesten Wagenkasten für einen Schienenfahrzeugwagen dar. Der Schienenfahrzeugwagen des langen Typs mit Maximallänge hat neben dem Grundsegment beispielsweise auch noch ein oder zwei Fenstersegmente. Im Ergebnis können so mindestens drei Typen von Schienenfahrzeugwagen hergestellt werden, deren den Passagierbereich bildenden Wagenkästen sich um ein oder zwei Fenstersegmente unterscheiden.
Das Grundsegment kann aus konstruktiver Sicht auch aus einzelnen Segmenten bestehen, die zusammen das Grundsegment bilden. Auch in diesem Fall bildet das Grundsegment den kürzesten Wagenkasten einer Schienenfahrzeugfamilie.
Zum vollständigen Aufbau eines Schienenfahrzeugwagens wird der den Passagierbereich bildende Wagenkasten noch mit entsprechenden Endsegmenten komplettiert. Diese können Antriebsaggregate umfassen, einen Fahrzeugführerstand aufweisen oder auch einen Übergang zu einem ankoppelbaren Schienenfahrzeugwagen zur Bildung eines mehrteiligen Schienenfahrzeugs umfassen.
Sämtliche Festigkeitsauslegungen und Dimensionierungen für tragende Strukturen werden auf Basis des Schienenfahrzeugwagens langen Typs ermittelt und dann auch für die Konstruktion von kürzeren und damit leichteren Schienenfahrzeugwagen verwendet. Im Ergebnis wird damit eine Schienenfahrzeugfamilie oder -plattform geschaffen, welche die gleichen tragenden Strukturen verwendet. Der Vorteil dieser Herangehensweise ist, dass die konstruktive Ermittlung und Festlegung für tragende Strukturen nur einmal zu erfolgen braucht. Weiterhin wird die eigentliche Herstellung der unterschiedlichen Schienenfahrzeugwagen vereinfacht, da immer gleich dimensionierte und hinsichtlich ihrer Festigkeit und Belastbarkeit gleich ausgelegte tragende Strukturen (bis auf deren Länge) bereitgehalten und verarbeitet werden müssen.
Da die konstruktive Ermittlung auf Basis des längsten und damit auch schwersten Schienenfahrzeugwagens erfolgt, ist auch sichergestellt, dass die kürzeren und damit leichteren Schienenfahrzeugwagen über eine ausreichende Dimensionierung ihrer tragenden Strukturen verfügen.
Die somit ermöglichte unterschiedliche Länge und damit Sitzplatzkapazität der Schienenfahrzeugwagen gestattet es, die Gesamtkapazität eines Schienenfahrzeugs besser auf die kundenseitigen Anforderungen anzupassen. Die Längenänderung und damit die Änderung der Sitzplatzkapazität erfolgt in Sprüngen einer Sitzreihe, deren Ausdehnung in Längsrichtung des Schienenfahrzeugs durch den Sitzteiler gegeben ist. Aus konstruktiver Sicht wird daher der Schienenfahrzeugwagen langen Typs um Fenstersegmente entsprechender Länge "gekürzt". Die Fenstersegmente sind dabei so konzipiert, dass sie Platz für eine Sitzreihe bieten. Die Länge der Fenstersegmente entspricht daher in etwa der Länge eines Sitzteilers.
Gemäß einer Ausführungsform wird somit die Länge des Wagenkastens um ein oder zwei Fenstersegmente zur Anpassung der Sitzplatzanzahl unter Beibehaltung des Querschnitts und Festigkeitsauslegung des Wagenkastens und der tragenden Strukturen des langen Bautyps reduziert.
Gemäß einer Ausführungsform wird eine gewünschte Sitzplatzanzahl vorgegeben und, sofern die gewünschte Sitzplatzanzahl kleiner als die Sitzplatzanzahl des Schienenfahrzeugwagens langen Bautyps ist, die Länge des Wagenkastens um ein oder zwei Fenstersegmente unter Beibehaltung des Querschnitts und der Festigkeitsauslegung des Wagenkastens und der tragenden Strukturen verringert. Dies ermöglicht eine sehr feinstufige Anpassung der Sitzplatzkapazität an die kundenseitigen Vorgaben ohne dass die jeweiligen Schienenfahrzeuge grundsätzlich neu konzipiert werden müssen.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Schienenfahrzeugwagen ein Doppelstockwagen, wobei die Fenster im Ober- und Unterdeck des Doppelstockwagens fluchtend zueinander angeordnet sind. Dies vereinfacht die konstruktive Anpassung der Länge des Wagenkastens, da das Fenstersegment ohne Anpassung des Grundsegments hinzugefügt oder entfernt werden kann. Dies erleichtert auch die spätere Herstellung sowie den Innenausbau.
Gemäß einer Ausführungsform ist in jedem Fenstersegment mindestens eine Sitzreihe vorgesehen.
Gemäß einer Ausführungsform wird ein Verfahren zur Herstellung eines Schienenfahrzeugwagens bereitgestellt. Dabei werden zunächst die erforderlichen Querschnitte und die Festigkeitsauslegung für tragende Strukturen für einen Schienenfahrzeugwagen langen Bautyps ermittelt, wobei der Schienenfahrzeugwagen langen Bautyps einen Sitzteiler definiert. Der Schienenfahrzeugwagen langen Typs verfügt über einen Wagenkasten, der ein Grundsegment, welches für die Aufnahme einer Vielzahl von Sitzreihen entsprechend des Sitzteilers ausgelegt ist, und mindestens ein oder zwei Fenstersegmente zur Verlängerung des Grundsegments umfasst, wobei die Länge eines Fenstersegments etwa dem Sitzteiler entspricht. Ein Schienenfahrzeugwagen wird dann als Ganzes unter Verwendung der zuvor ermittelten tragenden Strukturen unter Beibehaltung des Querschnitts und der Festigkeitsauslegung hergestellt, wobei der Schienenfahrzeugwagen je nach Bedarf vom langen Bautyp ist, oder um mindestens ein oder zwei Fenstersegmente kürzer als der Schienenfahrzeugwagen langen Bautyps ist. Der Schienenfahrzeugwagen kann somit in mindestens zwei oder drei verschiedenen Längenvarianten hergestellt werden, wobei der Schienenfahrzeugwagen langen Bautyps bei der Ermittlung der Festigkeitsauslegung des Querschnitts der tragenden Strukturen zugrunde gelegt wurde.
Bei der konkreten Herstellung des Schienenfahrzeugwagens werden somit tragende Strukturen verwendet, die auch für den Schienenfahrzeugwagen langen Typs verwendet werden, so dass hierfür keine anders dimensionierten tragenden Strukturen oder durchgehenden Strukturen vorgehalten werden müssen.
Gemäß einer Ausführungsform wird der Schienenfahrzeugwagen je nach Bedarf um ein oder zwei Fenstersegmente kürzer als der Schienenfahrzeugwagen langen Bautyps hergestellt, welcher bei der Ermittlung der Festigkeitsauslegung des Querschnitts der tragenden Strukturen zugrunde gelegt wurde. Es können somit Schienenfahrzeugwagen in zwei oder drei unterschiedlichen Längen hergestellt werden. Je nach Ausgangspunkt für die Wahl des Schienenfahrzeugwagens langen Bautyps, welcher beispielsweise auch mehr als zwei Fenstersegmente umfassen kann, lässt sich eine Schienenfahrzeugfamilie mit unterschiedlich langen Schienenfahrzeugwagen konstruieren und herstellen.
Gemäß einer Ausführungsform wird der Schienenfahrzeugwagen mit einer Antriebseinheit ausgestattet, die traktionsstärker als eine Antriebseinheit ist, die für einen Schienenfahrzeugwagen langen Bautyps verwendet werden kann.
Die durch die kürzere Bauart des Schienenfahrzeugwagens gegenüber dem Schienenfahrzeugwagen langen Typs erreichte Gewichtseinsparung kann für den Einbau eines stärkeren Antriebsaggregats oder auch für den Einbau anderer Einrichtungen verwendet werden, ohne die zulässige Radsatzlast zu überschreiten.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Schienenfahrzeugwagen ein Doppelstockwagen, wobei die Fenster im Ober- und Unterdeck des Doppelstockwagens fluchtend zueinander angeordnet sind.
Gemäß einer Ausführungsform werden tragende Strukturen gleichen Querschnitts und Festigkeitsauslegung für den Aufbau von Schienenfahrzeugwagen unterschiedlicher Länge verwendet. Dabei unterscheiden sich die den Passagierbereich bildenden Wagenkästen der Schienenfahrzeuge um ein oder zwei Fenstersegmente, deren Länge der Länge eines Sitzteilers entspricht.
Gemäß einer Ausführungsform wird eine Schienenfahrzeugfamilie umfassend mindestens zwei Schienenfahrzeugwagen mit jeweils einem Wagenkasten bereitgestellt, wobei die Schienenfahrzeugwagen den gleichen Sitzteiler aufweisen. Die Länge der Wagenkästen unterscheidet sich um ein oder zwei Fenstersegmente, wobei das oder die Fenstersegmente eine Länge aufweisen, die etwa der Länge des Sitzteilers der Schienenfahrzeugwagen entspricht. Die Wagenkästen der Schienenfahrzeugwagen verfügen über tragende Strukturen mit gleichem Querschnittsprofil und Festigkeitsauslegung.
Für sämtliche Schienenfahrzeugwagen der Schienenfahrzeugfamilie werden unabhängig von deren Länge und konkreter Ausgestaltung immer die gleichen tragenden Strukturen oder durchgehenden Elemente verwendet, die bezüglich des längsten bzw. schwersten Schienenfahrzeugwagens optimiert sind.
Gemäß einer Ausführungsform wird ein Schienenfahrzeug mit wenigstens zwei Schienenfahrzeugwagen mit jeweils einem Wagenkasten bereitgestellt, wobei die Schienenfahrzeugwagen den gleichen Sitzteiler aufweisen. Die Länge der Wagenkästen unterscheidet sich um ein oder zwei Fenstersegmente, wobei das oder die Fenstersegmente eine Länge aufweisen, die etwa der Länge des Sitzteilers der Schienenfahrzeugwagen entspricht. Die Wagenkästen der Schienenfahrzeugwagen verfügen über tragende Strukturen mit gleichem Querschnittsprofil und Festigkeitsauslegung.
Gemäß einer Ausführungsform verfügt der kürzere der beiden Schienenfahrzeugwagen über ein Antriebsaggregat mit höherer Antriebsleistung als der längere der beiden Schienenfahrzeugwagen.
Gemäß einer Ausführungsform ist in jedem Fenstersegment mindestens eine Sitzreihe angeordnet.
Aus konstruktiver Sicht wird somit gemäß einer Ausführungsform ein Modulsystem zum Aufbau von Schienenfahrzeugwagen bereitgestellt. Das Modulsystem umfasst wenigstens ein Grundsegment mit vorgegebenem Sitzteiler in Längsrichtung des Grundsegments; zumindest ein Fenstersegment mit einer etwa dem Sitzteiler entsprechenden Länge; und wenigstens ein Endsegment. Das Grundsegment allein, oder zusammen mit einem oder zwei Fenstersegmenten bildet einen den Passagierraum aufnehmenden Wagenkasten, der typischerweise durch zwei Endsegmente vervollständigt wird.
Zum Aufbau eines Wagenkastens eines Schienenfahrzeugwagens wird zumindest ein Grundsegment und ggf. ein, zwei oder mehrere Fenstersegmente verwendet. Das Grundsegment verfügt über oder gestattet eine vorgegebene Anzahl von Sitzplätzen und hat einen Sitzteiler, der den Abstand der Sitze in Längsrichtung des Wagenkastens vorgibt. Unter einem Sitzteiler wird hier der Abstand bzw. das Abstandsrastermaß zwischen in Längsrichtung benachbarten Sitzen bei Verwendung einer Reihensitzanordnung oder der halbe Abstand bzw. das halbe Abstandsrastermaß bei Verwendung einer vis-ä-vis Sitzanordnung (Sitze sind einander zugewandt) verstanden.
Ein Fenstersegment hat eine Länge (gesehen in Längsrichtung des Grundsegments), die etwa der Länge des Sitzteilers entspricht. Damit kann durch das Fenstersegment dem Grundsegment eine gesamte Sitzreihe an Sitzen hinzufügt werden. Wird beispielsweise von einer 2-reihigen Bestuhlung (2+2 Sitze) ausgegangen, so können durch das Fenstersegment im Falle eines einstöckigen Schienenfahrzeugwagens bis zu 4 Sitze hinzugefügt werden und im Falle eines doppelstöckigen Schienenfahrzeugwagens bis zu 8 Sitze.
Das Grundsegment ist deutlich länger als das Fenstersegment. Typischerweise kann ein Grundsegment eine Vielzahl von Reihen an Sitzplätzen aufnehmen. Das Fenstersegment ist dagegen so konzipiert, nur eine zusätzliche Sitzreihe hinzuzufügen.
Die Erfindung sieht demnach vor, für eine Schienenfahrzeugplattform die Länge des einzelnen Schienenfahrzeugwagens in Modul-Segmenten variabel gestaltbar zu machen. Die Veränderung der Wagenlänge wird dabei an den gegebenen Sitzteiler des Schienenfahrzeugs gekoppelt, so dass beispielsweise bis zu 2 komplette Sitzreihen (bei Verwendung von zwei Fenstersegmenten) herausgenommen bzw. hinzugefügt werden können. Damit dies auf einfache Weise möglich ist, werden ein oder zwei Fenstersegmente vorgesehen, die in ihren Abmessungen mit dem Sitzteiler eines Reihensitzes bzw. dem halben Sitzteiler einer vis-à-vis-Sitzanordnung korrespondieren. Damit sind die Rohbau- und Innenausbauänderungen bei Variation der Gesamtlänge minimal, da jeweils nur um ein oder zwei Fenstersegmente "gesprungen" werden muss.
Die Schienenfahrzeugplattform erhält dadurch ein weitaus breiteres Anwendungsspektrum und eine bessere Anpassbarkeit.
Vorteil der Erfindung bei nichtangetriebenen Schienenfahrzeugwagen ist, dass die Wagenlänge und die Fahrgastkapazität feinstufig auf den geforderten Wert zugeschnitten werden kann, so dass Betreibervorgaben zur zulässigen Zuglänge oder zur erforderlichen Fahrgastkapazität präzise getroffen werden können.
Darüber hinaus kann bei angetriebenen Schienenfahrzeugwagen die variable Wagenlänge und die damit verbundene Änderung der Eigenmasse des Wagens genutzt werden, um die Masseersparnis bei den kürzeren, d. h. leichteren Wagen, für eine stärkere, d.h. schwerere Motorisierung einzusetzen. Auf diese Weise bleibt die vorgegebene zulässige Radsatzlast, die speziell bei Doppelstockwagen häufig ein Problem darstellt, stets im realisierbaren Rahmen.
Bei der Zugzusammenstellung derart modular gestaltbarer angetriebener und nicht angetriebener Wagen erhält man ein Maximum an Flexibilität mit einem Minimum an notwendigen Änderungen für die einzelnen Varianten.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Fenstersegment auf jeder seiner Längsseiten nur eine Seitenfensteröffuung auf. Das Grundsegment hat dagegen eine Vielzahl von Seitenfensteröffnungen auf jeder Längsseite. Die Seitenfensteröffnungen des Grundsegments haben in Längsrichtung eine größere Ausdehnung als die Seitenfensteröffnungen des Fenstersegments.
Die Ausdehnung der Seitenfensteröffnungen im Fenstersegment ist an die einreihige Sitzanordnung, die durch das Fenstersegment hinzugefügt wird, angepasst. Dagegen sind die Seitenfensteröffnungen im Grundsegment im Vergleich zum Fenstersegment größer und können beispielsweise an eine vis-ä-vis Sitzanordnung angepasst sein.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Endsegment einen Eingangsbereich mit Eingangsöffnungen oder Eingangstüren. Im Endsegment sind somit die Öffnungen für die Einstiegstüren untergebracht. In Abhängigkeit von der Konfiguration des Schienenfahrzeugwagens kann das Endsegment direkt mit einem Ende des Grundsegments oder mittels des Fenstersegments mit dem Grundsegment verbunden sein. Beispielsweise können bei Verwendung nur eines Fenstersegments ein Endsegment direkt mit dem Grundsegment und ein anderes Endsegment mit einem Fenstersegment verbunden sein, das seinerseits mit einem anderen Ende des Grundsegments verbunden ist.
Der modulare Aufbau wird hier typischerweise im Sinne eines konstruktiven Aufbaus verstanden, der bei der Konstruktion, d.h. dem Entwerfen des Schienenfahrzeugwagens verwendet wird. Die tatsächliche Herstellung kann, muss jedoch nicht in diesem Sinne modular erfolgen.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst ein Schienenfahrzeug wenigstens einen ersten Schienenfahrzeugwagen und einen zweiten Schienenfahrzeugwagen, dessen Länge sich von der Länge des ersten Schienenfahrzeugwagens um die Länge eines Fenstersegments unterscheidet. Das Schienenfahrzeug weist damit Wagen mit unterschiedlicher Länge auf. Dies gestattet eine sehr flexible und genaue Anpassung der Sitzplatzanzahl an die vorgegebene Gesamtsitzplatzzahl. Außerdem gestattet die unterschiedliche Länge der einzelnen Wagen eine Anpassung der zur Verfügung gestellten Antriebsleistung. Durch die Gewichtseinsparung bei den kürzeren Wagen können diese mit einem schweren und damit auch leistungsstärkeren Antriebsaggregat unter Beibehaltung der maximalen Radsatzlast ausgestattet werden. Es ist auch möglich, die Gewichtseinsparung für den Einbau von anderen Komponenten zu nutzen.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Schienenfahrzeug ein Triebzug und der Schienenfahrzeugwagen ein Wagen eines Triebzugs. Die einzelnen Schienenfahrzeugwagen können angetrieben (Motor-car) oder nicht-angetrieben (Trailer) sein. Die installierte Antriebsleistung kann bei den einzelnen Schienenfahrzeugwagen unterschiedlich hoch sein, wie weiter oben beschrieben.
Gemäß einer Ausführungsform wird ein Schienenfahrzeugpark bereitgestellt, der mehrere Schienenfahrzeugwagen umfasst, wobei sich die Länge der einzelnen Schienenfahrzeugwagen um ein oder zwei Fenstersegmente bei ansonsten an sich gleichem Wagenkastenaufbau unterscheidet. Die verschieden langen Schienenfahrzeugwagen können zur Zusammenstellung von Schienenfahrzeugen, insbesondere von Triebzügen, verwendet werden, um die Gesamtzahl der Sitzplätze feinstufig einstellen zu können. Darüber hinaus können die einzelnen Schienenfahrzeugwagen eine unterschiedliche Antriebsleistung aufweisen.
Insgesamt kann durch den hier beschriebenen Aufbau ein Zugkonzept mit einer hohen Variabilität bereitgestellt und die Möglichkeiten verbessert werden, Schienenfahrzeuge nach Kundenbedürfnisse herzustellen.
Die beiliegenden Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsformen und dienen zusammen mit der Beschreibung der Erläuterung der Prinzipien der Erfindung. Die Elemente der Zeichnungen sind relativ zueinander und nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen entsprechend ähnliche Teile.
Bei der Konstruktion eines Schienenfahrzeugwagens wird von einem Schienenfahrzeugwagen langen Typs ausgegangen, wie er beispielsweise in den
Der Schienenfahrzeugwagen 100, der im Weiteren als Wagen 100 bezeichnet wird, umfasst damit einen Wagenkasten 160 mit einem Grundsegment 110, das eine Vielzahl von Fensteröffnungen 111 aufweist, und zwei Fenstersegmente 120 mit Fensteröffnungen 121. Die Länge des Wagenkastens 160 beträgt hier L+2*X, wobei L die Länge des Grundsegments 110 und X die Länge eines Fenstersegments 120 in Längsrichtung des Wagens 100 ist. Die Länge L bezeichnet den Bereich der Bestuhlung in Längsrichtung des Wagens bzw. die Summe der Sitzteiler im Grundsegment. In dieser Ausführungsform wurden also zwei Fenstersegmente 102 verwendet. Daher weist der Wagen in Relation zu den beiden anderen Ausführungsformen die größte Länge und damit die größte Anzahl an Sitzen auf.
Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Wagen 100 ein Doppelstockwagen, wobei
Das Grundsegment 110 verfügt über eine gegebene Länge L, die eine vorgegebene Sitzplatzanzahl ermöglicht. Die einzelnen Sitzplätze sind mit 112 bezeichnet. Die Anzahl der Sitzplätze 112 sowie deren Anordnung bestimmen einen Sitzteiler, der mit 151 bezeichnet ist. Beispielsweise kann der Sitzteiler 151 durch das Abstandsrastermaß einer Reihensitzanordnung (Sitze sind hintereinander und in die gleiche Richtung ausgerichtet) bestimmt werden. Dies ist in
Das Fenstersegment 120 weist eine Länge X in Längsrichtung des Wagens 100 auf, die etwa der Länge eines Sitzteilers 151 entspricht. Die Länge des Fenstersegments 120 muss nicht exakt mit der Länge eines Sitzteilers übereinstimmen. Es genügt, wenn das Fenstersegment 120 Platz für eine weitere Sitzreihe bietet.
Der Wagen 100 weist weiterhin ein erstes Endsegment 130 und ein zweites Endsegment 140 auf. Das erste Endsegment 130 ist im hier gezeigten Beispiel ein Endsegment mit Übergangsbereich 132, durch welchen Passagiere Zutritt zu einem an den Wagen 100 angekoppelten weiteren Wagen haben. Das zweite Endsegment 140 ist hier mit einem Fahrzeugführerstand 142 ausgestattet. Grundsätzlich ist es auch möglich, den Wagen 100 mit zwei Endsegmenten 130 zu versehen. Die Endsegmente 130 können dabei eine unterschiedliche Länge aufweisen. Beispielsweise kann eines der Endsegmente eine Antriebseinheit tragen. Die Endsegmente können ihrerseits wieder aus einzelnen Segmenten aufgebaut sein, wobei beispielsweise der Fahrzeugführerstand 142 ein Segment darstellen kann.
Die Endsegmente 130 und 140 weisen jeweils einen Eingangsbereich mit Zugangstüren 131, 141 auf. Diese können, wie hier dargestellt, oberhalb oder seitlich von Fahrgestellen 133, 143 angeordnet sein. Bei den Fahrgestellen 133, 143 kann es sich insbesondere um Drehgestelle handeln, wobei jedes Endsegment 130, 140 auf einem ihm zugeordneten Drehgestell ruhen kann, um somit insgesamt den Wagen 100 abzustützen.
Bei dem hier dargestellten Doppelstockwagen weist jedes Endsegment weiterhin eine Treppe 134, 144 zum Oberdeck und eine Treppe 135, 145 zum Unterdeck auf.
Bei der Konstruktion der Schienenfahrzeugwagen wird der Wagen 100 mit dem Wagenkasten 160 in seiner längsten Ausführung zugrunde gelegt. Ausgehend von diesem Schienenfahrzeugwagen wird die erforderliche Dimensionierung und Festigkeitsauslegung insbesondere von tragenden oder durchgehenden Strukturen für alle Schienenfahrzeugwagen derselben Familie ermittelt. Bei derartigen Strukturen handelt es sich insbesondere um in Längsrichtung verlaufende Träger aber auch durchgehende Decken oder Fußböden.
Grund- und Fenstersegmente 110, 120 werden zwar hier als separate Segmente bezeichnet, stellen typischerweise jedoch nur Konstruktionssegmente dar, die bei der Konstruktion (Entwurf) des Schienenfahrzeugwagens kombiniert werden. Beim tatsächlichen Aufbau des Wagenkastens 160 und des Schienenfahrzeugwagens insgesamt werden jedoch, soweit möglich, durchgehende Strukturen verwendet. So können sich beispielsweise Träger von einem Endsegment 130 durch den Wagenkasten 160 hindurch zum anderen Endsegment 140 erstrecken. Auch Seitenverkleidungen und Decken und Fußböden werden, soweit möglich, jeweils als durchgehende Elemente hergestellt und entsprechend eingebaut.
Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, die Fenstersegmente 120 als körperlich separate Module bereitzustellen, die bei der Herstellung dann mit dem Grundsegment 110, das seinerseits dann ein Modul darstellt, geeignet verbunden werden. In diesem Fall weisen die Module entsprechende Schnittstellen zum Verbinden auf. Aus konstruktiver Sicht wird jedoch auch hier vom längsten Wagentyp ausgegangen, die Dimensionierung und Festigkeitsauslegung aller tragenden Strukturen für diesen längsten Wagentyp ermittelt und dann auch für kürzere Wagentypen verwendet.
Somit wird bei der Konstruktion vom schwersten Wagentyp (Schienenfahrzeugwagen mit längstem Wagenkasten, maximaler Sitzplatzanzahl und maximalem Gesamtgewicht) ausgegangen. Das Maximalgewicht ist dabei durch die zulässige Radlast begrenzt. Die für diesen Wagentyp ermittelte oder festgelegte Dimensionierung und Festigkeitsauslegung insbesondere der tragenden Strukturen wird auch für die Konstruktion und den Aufbau von Wagentypen mit einem kürzeren Wagenkasten übernommen. Grundsätzlich wäre es möglich, die tragenden Strukturen für die Wagentypen mit kürzerem Wagenkasten mit einer geringeren Dimensionierung wegen ihres geringeren Gewichts auszustatten. Jedoch müssten damit für jeden Wagentyp jeweils anders dimensionierte tragende Strukturen bereitgehalten werden. Dies wird bei der hier vorgestellten Konstruktionsweise und Herstellung von Schienenfahrzeugwagen jedoch vermieden, da nur ein Satz von tragenden Strukturen für alle Wagentypen verwendet wird, welche für den längsten und schwersten Wagentyp ausgelegt sind.
Herstellungsseitig ergeben sich dadurch erhebliche Einsparungen, da die Fertigungsmaschinen nur für einen Typ von tragenden Strukturen sowie anderen durchgehenden Strukturen eingerichtet werden müssen. Dies gilt auch für Hilfswerkzeuge, Haltevorrichtungen und dergleichen.
Die hier beschriebene Konstruktion und Herstellung von Schienenfahrzeugwagen kann zwar bei den kürzeren Wagentypen zu einer Überdimensionierung führen. Dies ist jedoch tolerabel, da die Längenänderung und deren Gewichtsverringerung nur um wenige Fenstersegmente erfolgt.
Darüber hinaus eröffnet die grundsätzlich gleiche Dimensionierung der tragenden Strukturen aller Wagentypen weitere Vorteile. So verfügt beispielsweis der kürzeste Wagentyp über Gewichtsreserven, die zum Einbau von Antriebsaggregaten oder anderen schweren Einrichtungen wie Transformatoren oder Batterien ausgenutzt werden können. Verfügt beispielsweise der längste Wagentyp über ein Antriebsaggregat mit einer gegebenen Traktionsleistung, kann der kürzeste Wagentyp mit einem stärkeren Antriebsaggregat ausgestattet werden, da die Gewichtseinsparung durch Weglassen der Fenstersegmente den Einbau eines größeren und leistungsfähigeren Antriebsaggregats ermöglicht.
Der Wagen 101 ist im Wesentlichen so aufgebaut, wie der Wagen 100 aus
Grundsegment 110 und Fenstersegment 120 werden zum Aufbau des Wagenkastens 161 des Wagens 101 verwendet, der durch die Endsegmente 130 und 140 komplettiert wird. Der Wagen 101 kann anstelle des Endsegments 140 auch zwei Endsegmente 130 aufweisen.
Bei der Herstellung des Wagens 101 werden die zuvor für den Wagen 100 ermittelten tragenden Strukturen verwendet, d.h. die Wagen 100 und 101 verfügen über tragende Strukturen mit gleichem Querschnitt, Querschnittsprofil und Festigkeitsauslegung.
Die Gesamtlänge des Wagens 102 ist daher um die Länge 2*X der Fenstersegmente 120 gegenüber dem Wagen 100 verkleinert. Auf Fenstersegmente wurde in dieser Ausführungsform verzichtet. Daher weist der Wagen 102 in Relation zu den beiden anderen Ausführungsformen die kürzeste Länge und damit die geringste Anzahl an Sitzen auf.
Wie beim Wagen 100 und 101 werden für den Aufbau des Wagens 102 die gleichen tragenden Strukturen verwendet, die lediglich kürzer ausgelegt werden.
Das oder die zusätzlichen Fenstersegmente 120 erlauben eine sehr feinstufige Anpassung der Sitzplatzzahl. Im Falle eines Doppelstockwagens gemäß
Wie bereits weiter oben dargelegt, entspricht die Länge des Fenstersegments 120 etwa der Länge des Sitzteilers 151. Ein Fenstersegment ist daher so ausgestaltet, um genau eine zusätzliche Reihe an Sitzplätzen hinzufügen zu können. Dies gestattet eine sehr feine Anpassung der Gesamtsitzplatzzahl in kleinen Stufen, die der Anzahl von Sitzen pro Reihe entspricht. Bei einer Bestuhlung von beispielsweise 1+2 für die erste Klasse würden also genau 3 Sitzplätze bei einem einstöckigen Wagen hinzugefügt werden. Bei einem Doppelstockwagen könnten 6 oder 7 Sitze hinzugefügt werden, je nachdem, ob sowohl das Ober- als auch das Unterdeck eine 1+2 Bestuhlung aufweist oder eines der beiden Decks eine 1+2 Bestuhlung und das andere eine 2+2 Bestuhlung hat.
Die Fenstersegmente 120 stellen somit konstruktive Komponenten dar, die bei der Konzeption des Schienenfahrzeugs eine Anpassung der Länge der einzelnen Wagen und damit des Gesamtzugs gestatten. Die Fenstersegmente 120 können auch als modulare Fensterteiler bezeichnet werden.
Der variable Aufbau der einzelnen Wagen bei gleichzeitig gleicher Dimensionierung ihrer tragenden Strukturen gestattet auch eine höhere Flexibilität in der Ausstattung der Wagen, insbesondere der installierten Antriebsleistung. Unter der Annahme, dass Wagen 100 gemäß
Beispielsweise ist es möglich, die durch Fenstersegmente 120 verlängerten Wagen antriebslos oder mit einem kleineren und leichteren Antriebsaggregat auszustatten, dagegen die nicht mit Fenstersegmenten 120 verlängerten Wagen mit einem entsprechend stärkeren und schwereren Antriebsaggregat auszustatten. Die Gewichtsunterschiede der einzelnen Wagen kann auch für die Installation von anderen Komponenten ausgenutzt werden, wodurch sich ein höherer Freiheitsgrad bei der Konzipierung des gesamten Schienenfahrzeugs ergibt.
Ein Schienenfahrzeug, beispielsweise ein Triebzug, kann daher einzelne Wagen 100, 101, 102 mit einer sich in Stufen entsprechend der Länge des Fenstersegments 120 unterscheidenden Länge bei ansonsten an sich gleichem Aufbau des Wagenkastens umfassen.
Die Verwendung von Fenstersegmenten und der modulare Aufbau des Wagenkastens aus Grundsegment und optionalem Fenstersegment (komplettiert durch Endsegmente), beeinflusst nur minimal den Innenausbau der Wagen, da die Längenänderung des Wagens in an den Sitzteiler angepassten Stufen erfolgt. Beim Innenausbau wird daher in Stufen um einen Sitzteiler 151 "gesprungen", was einen modularen Innenausbau ermöglicht.
Bei durchgehenden Strukturen, wie längs verlaufenden Trägern, Decken oder Fußböden, bietet es sich an, diese durch die einzubindenden Segmente fortzuführen. Grundlage dafür ist, dass bei der Festigkeitsauslegung und Dimensionierung solcher Strukturen die maximale Länge, d.h. die Fahrzeugausführung mit den zwei zusätzlichen Segmenten, berücksichtigt wird. Die Längen der Dachsegmente sind somit an die Länge des Wagens 100, 101, 102 angepasst. Weitere Komponenten werden in der Regel für jede Wagenlänge getrennt vorgefertigt.
Da jedes Fenstersegment lediglich über eine Sitzreihe verfügt, weisen die Fenstersegmente 120, wie in den Figuren dargestellt, über Fensteröffnungen 121, die kleiner als die Fensteröffnungen 111 des Grundsegments 110 sind.
Die Ausgestaltung des Schienenfahrzeugwagens und des Schienenfahrzeugs ist sowohl für den Fernverkehr als auch für den Regional- oder Personennahverkehr einsetzbar.
Wenngleich hierin spezifische Ausführungsformen dargestellt und beschrieben worden sind, liegt es im Rahmen der vorliegenden Erfindung, die gezeigten Ausführungsformen geeignet zu modifizieren, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde ausschließlich zur Information des Lesers aufgenommen und ist nicht Bestandteil des europäischen Patentdokumentes. Sie wurde mit größter Sorgfalt zusammengestellt; das EPA übernimmt jedoch keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.