SCHIENENFAHRZEUG MIT DILATIONSPROFIL, VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES SCHIENENFAHRZEUGES UND DILATIONSPROFIL

Abstract

 Die Erfindung bezieht sich auf ein Schienenfahrzeug mit einem Wagenkasten, der einen oberen und einen unteren Stock aufweist, die durch einen Zwischenboden getrennt sind. Der Zwischenboden umfasst mindestens zwei Zwischenbodenelemente, wobei die Zwischenbodenelemente in Längsrichtung des Schienenfahrzeugs hintereinander angeordnet sind. Zwischen einem ersten und zweiten Zwischenbodenelement ist ein Dilationsprofil angeordnet.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug mit einem Dilationsprofil, ein Verfahren zur Herstellung eines Schienenfahrzeuges sowie ein Dilationsprofil.

[0002] Ein Schienenfahrzeug nach dem Stand der Technik weist einen Zwischenboden auf, der mittels Verbindungselementen mit der Struktur des Wagenkastens verbunden ist. Dieser Zwischenboden ist hinsichtlich Wärmeleitung, Kondenswasserbildung und thermischer Isolation optimiert.
Der Zwischenboden wird vorzugsweise aus dünnen, doppelwandigen Aluminiumstrangpressprofilen mit vertikaler Verrippung gefertigt.
Der Zwischenboden weist oftmals eine Fussbodenheizung zum Aufwärmen des Fahrgastraums auf. Durch eine Fussbodenheizung, wie eine elektrische Widerstandsheizung, in den Zwischenbodenelementen wird ein schnelles Aufheizen des Wageninnenraums auf bis zu 27°C gewährleistet.

[0003] Ausserhalb des Wagenkastens eines Schienenfahrzeugs können Umgebungstemperaturen in einem Bereich von mindestens -40°C bis 35°C vorliegen. Deshalb muss ein Fahrgastraum eines Schienenfahrzeugs starken Temperaturschwankungen und vielfach wiederholtem Abkühlen und Aufheizen widerstehen. Insbesondere während Betriebspausen, beispielsweise nachts, kühlt das Schienenfahrzeug aus und muss erneut aufgeheizt werden, um Fahrgäste erneut aufnehmen zu können. Bei Temperaturunterschieden von mindestens 75 Kelvin werden die im Stand der Technik vielfach verwendeten Zwischenböden aus Aluminiumstrangpressprofilen somit stark beansprucht. Dieser Effekt wird zudem noch zusätzlich verstärkt, da die Fussbodenheizung in solchen Schienenfahrzeugen oftmals zumindest teilweise in oder am Zwischenboden angeordnet ist. Somit kommt es zu thermischen Verformungen und Spannungen, die besonders entlang der längsten Ausdehnung, in Längsrichtungen des Wagenkastens, das Material des Zwischenbodens stark beanspruchen.

[0004] Eine potentielle Lösung durch eine Trennung des Zwischenbodens in einzelne Zwischenbodenelemente hat jedoch den Nachteil, dass die vertikale Steifigkeit des Zwischenbodens stark abnimmt. Zudem sind die isolierenden Eigenschaften in Bezug auf Wärme, Akustik und Wasserdurchlässigkeit durch eine Trennung des Zwischenbodens stark beeinträchtigt.

[0005] Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Nachteile des Stands der Technik zu lösen und insbesondere ein Schienenfahrzeug und ein Dilationsprofil zu schaffen, welches gleichzeitig thermischen Ausdehnungen widersteht und eine hohe Stabilität aufweist.

[0006] Die Aufgabe wird durch ein Schienenfahrzeug, ein Verfahren zur Herstellung eines Schienenfahrzeuges und ein Dilationsprofil gemäss den unabhängigen Ansprüchen gelöst.

[0007] Insbesondere wird die Aufgabe durch ein Schienenfahrzeug gelöst, welches einen Wagenkasten umfasst, der einen oberen und unteren Stock aufweist, sowie einen Zwischenboden, der den oberen Stock von dem unteren Stock trennt. Der Zwischenboden umfasst mindestens zwei Zwischenbodenelemente, die in einer Längsrichtung des Schienenfahrzeuges hintereinander angeordnet sind. Zwischen einem ersten Zwischenbodenelement und einen zweiten Zwischenbodenelement ist ein Dilationsprofil angeordnet.

[0008] Ein derartiges Schienenfahrzeug weist wenig Spannungen im Zwischenboden aufgrund von thermischen Verformungen auf.

[0009] Zu diesem Zweck kann das Dilationsprofil die Verformungen richtungsabhängig elastisch kompensieren. Die thermische Expansion und Kontraktion entlang der Längsrichtung des Schienenfahrzeugs ist auf Grund der grossen Ausdehnung des Zwischenbodens in diese Richtung besonders wichtig.

[0010] Die Flächen des Dilationsprofils, die an die Zwischenbodenelemente angrenzen werden als Bodenelementkontaktflächen bezeichnet. Die Bodenelementkontaktflächen des Dilationsprofils sind bevorzugt entlang der gesamten Länge der angrenzenden Zwischenbodenelemente angrenzend angeordnet. Die Längsachse des Dilationsprofils ist dabei bevorzugt im Wesentlichen quer zur Längsachse des Wagenkastens ausgerichtet. Es sind aber auch andere Ausrichtungen des Dilationsprofils vorstellbar.

[0011] Die Profilflächen des Dilationsprofils bezeichnen die Flächen des Dilationsprofils, die die Bodenelementkontaktflächen des Dilationsprofils verbinden. Vorzugsweise weist das Dilationsprofil zwei Profilflächen auf. Durch die Bodenelementkontaktflächen und Profilflächen weist das Dilationsprofil vorzugsweise ein im Wesentlichen zumindest teilweise rechteckiges Querschnittsprofil auf.

[0012] Bevorzugt weist ein Dilationsprofil eine Breite der Profilflächen in Längsrichtung des Wagenkastens von 3 bis 15 cm insbesondere bevorzugt 5 bis 8 cm auf. Die vertikale Höhe des angebrachten Dilationsprofils beträgt vorzugsweise 3 bis 15 cm, insbesondere bevorzugt 4 bis 8 cm. In Querrichtung des Wagenkastens erstreckt sich das Dilationsprofil vorzugsweise über nahezu die komplette Breite des Zwischenbodens.

[0013] Die thermische Expansion und Kontraktion des Zwischenbodens ergibt sich aus dem Produkt der Temperaturdifferenz ΔT und dem materialspezifischen Wärmeausdehnungskoeffizienten α.
Für eine thermische Expansion oder Kontraktion von Aluminium mit α = 23.1 x 10^-6 K^-1 ergibt sich somit für eine Temperaturdifferenz von ΔT = 65 K eine relative Ausdehnung von Δl/l0= αΔT= 1.5 mm/m.

[0014] Durch die materialspezifische Wärmeausdehnung ergeben sich somit die Anzahl der benötigten Dilationsprofile und der Abstand zwischen den Dilationsprofilen. Die Anzahl der Dilationsprofile des Zwischenbodens wird vorzugsweise so gewählt, dass die thermische Deformation des Zwischenbodens in Längsrichtung des Wagenkastens sich durch die Dilationsprofile in einem elastischen Bereich befindet.

[0015] Die Dilationsprofile sind vorzugsweise so ausgebildet, dass sie in diesem thermischen Expansions-/Kontraktionsbereich von mindestens 65 K eine möglichst lineare Kraft-Weg Beziehung aufweisen, also elastisch verformbar sind.

[0016] Bevorzugt verursachen die Dilationsprofile zudem eine verringerte Wärmeleitfähigkeit zwischen den Zwischenbodenelementen des Zwischenbodens. Somit können zusätzlich thermisch induzierte Spannungen im Zwischenboden reduziert werden.

[0017] Die Anbringung eines Dilationsprofils zwischen einem Zwischenbodenelement und/oder anderen Elementen des Schienenfahrzeugs wäre ebenfalls denkbar.

[0018] Die Zwischenbodenelemente können Kunststoff, Stahl und/oder Leichtmetall umfassen.

[0019] Diese Materialien weisen eine hohe Beständigkeit und elastische Eigenschaften auf, sind zudem kostengünstig, und unterstützen die strukturelle Integrität eines Zwischenbodens. Des Weiteren eignen sich diese Materialien gut zum Strangpressen oder Extrusion in der Herstellung des Zwischenbodens.

[0020] Besonders vorteilhaft ist eine hohe Steifigkeit der Materialien, sodass der Zwischenboden als Leichtbau trotzdem eine tragende Funktion erfüllen kann.

[0021] Das Dilationsprofil des Schienenfahrzeugs kann einen elastomerischen Kunststoff und/oder Metall, insbesondere Leichtmetall, umfassen und insbesondere durch Strangpressen hergestellt sein.

[0022] Elastomerische Kunststoffe und/oder Metall, insbesondere Leichtmetall, sind besonders gut geeignet für ein Dilationsprofil, da sie gute elastische Eigenschaften aufweisen.

[0023] Zudem können die elastischen Eigenschaften des Dilationsprofils durch eine spezielle Form des Dilationsprofils mit Hilfe dieser Materialien gut ausgebildet werden.

[0024] Elastisch bedeutet in diesem Zusammenhang, dass nahezu die gesamte Energie durch die Struktur, Form und/oder das Material des Dilationsprofils durch eine reversible Verformung aufgenommen wird. Der Energieverlust durch irreversible Deformation, also plastische Deformation, und/oder Erzeugung von Wärme ist vorzugsweise minimiert.

[0025] Des Weiteren eignen sich diese Materialien des Dilationsprofils gut, um mit den Zwischenbodenelementen verbunden zu werden.

[0026] Das Dilationsprofil des Schienenfahrzeugs kann anisotrop gegenüber Krafteinwirkung ausgebildet sein.

[0027] Anisotrop gegenüber Krafteinwirkung bedeutet in diesem Zusammenhang, dass eine unterschiedliche Steifigkeit in den jeweiligen Richtungen des Dilationsprofils vorliegt.

[0028] Das Dilationsprofil ist bevorzugt durch eine elastische Struktur und/oder Form im in Querrichtung nachgiebiger als in seine Längsrichtung ausgebildet.

[0029] Das Dilationsprofil kann durch geometrische Gestaltung und/oder durch die Wahl des Materials anisotrop gegenüber Krafteinwirkung ausgebildet sein.

[0030] Analog zu einer, bevorzugt im Wesentlichen linearen, Rückstellkraft einer Feder kann die Struktur, insbesondere geometrische Struktur, des Dilationsprofils somit zusätzlich zum Material die Elastizität des Zwischenbodens selektiv erhöhen.

[0031] Die elastische Struktur und/oder die Form des Dilationsprofils ergeben sich bevorzugt aus einer Querschnittsreduzierung in einem Bereich des Dilationsprofils entlang der Querrichtung des Dilationsprofils.

[0032] Diese Querschnittsreduzierung kann sich über die gesamte Längsrichtung des Dilationsprofils erstrecken, oder nur in einem Bereich des Dilationsprofils angeordnet sein.

[0033] Die Querschnittsreduzierung des Dilationsprofils ist bevorzugt so angeordnet, dass Verformung des Dilationsprofils in Querrichtung elastisch aufgenommen werden kann.

[0034] Zu diesem Zweck muss das Dilationsprofil ein zumindest teilweise elastisches Material umfassen, damit das Dilationsprofil eine elastische Struktur und/oder Form ausbilden kann. Das Material, die Struktur und/oder die Form des Dilationsprofils sollte eine plastische Deformation durch Wärmeausdehnung im auslenkungskonformen Betrieb verhindern, sodass das Dilationsprofil seine Ausgangsform erneut einnehmen kann.

[0035] Das Dilationsprofil kann zudem durch die Wahl des Materials und/oder die Kombination von Materialien mit einer bestimmten Ausrichtung, beispielsweise Schichtung entlang einer Richtung, anisotrop gegenüber Krafteinwirkung ausgebildet sein. In diesem Zusammenhang wäre die Verwendung von mehrkomponentigen elastomerischen Kunststoffen als Werkstoff für das Dilationsprofil denkbar.

[0036] Der Zwischenboden in Richtung der Querachse des Wagenkastens ist deutlich weniger thermisch induzierten Spannungen durch thermische Expansion/Kontraktion ausgesetzt, da der Zwischenboden in diese Richtung eine geringere Ausdehnung aufweist. Es wäre aber auch denkbar Dilationsprofile zur Erhöhung der Elastizität in Querrichtung des Wagenkastens zu verwenden.

[0037] Das Dilationsprofil des Schienenfahrzeugs kann mit dem ersten Zwischenbodenelement und dem zweiten Zwischenbodenelement durch eine Verklebung und/oder eine Verschweissung, insbesondere Reib-Rührschweissen, verbunden sein.

[0038] Der Zwischenboden mit Dilationsprofil weist bevorzugt eine hohe Steifigkeit in vertikaler Richtung bei ordnungsgemässer Anbringung auf, da der Zwischenboden als tragendes Element das Gewicht von der Zuginneneinrichtung und Fahrgästen aufnehmen muss.

[0039] Ohne ein Dilationsprofil, was die Zwischenbodenelemente verbindet, müsste jedes Zwischenbodenelement die vertikale Last allein tragen. Durch ein verklebtes und/oder verschweisstes Dilationsprofil des Zwischenbodens kann somit die vertikale Last in horizontaler Richtung verteilt werden.

[0040] Die durch den Aufbau erreichte hohe vertikale Steifigkeit erlaubt somit einen dünnen Zwischenboden und/oder weniger Materialverbrauch bei gleicher Tragkraft im Vergleich zu getrennten Zwischenbodenelementen. Zudem kann vorzugsweise auf zusätzliche versteifende Massnahmen verzichtet werden.

[0041] Eine Verklebung und/oder Verschweissung des Dilationsprofils ist zudem besonders vorteilhaft, da somit ein isolierender Zwischenboden entsteht.

[0042] Die Verklebung und/oder Verschweissung des Dilationsprofils mit den Zwischenbodenelementen ist zudem bevorzugt im Wesentlichen wasserundurchlässig ausgebildet. Somit werden Wassereinschlüsse, Korrosion von Material und Kondenswasserbildung minimiert.

[0043] Dies ist besonders vorteilhaft in Bezug auf eine Heizvorrichtung und/oder Elektronik, die im Zwischenboden angeordnet sein kann.

[0044] Ein solcher Zwischenboden ist zudem vorteilhaft in Bezug auf die Akustik und den Brandschutz. Durch einen vorzugsweise vollständig verbundenen Zwischenboden ist die akustische Dämpfung erhöht und somit die Lautstärke durch Stimmen und Fahrgeräusche reduziert.

[0045] Die Zwischenbodenelemente sind bevorzugt ausschliesslich durch eine Verklebung und/oder Verschweissung des Dilationsprofils miteinander verbunden. Eine solche Anordnung ermöglicht es den Zwischenboden ohne zusätzliche Befestigungsmittel herzustellen.

[0046] Zu diesem Zweck weisen das Dilationsprofil und das erste und zweite Zwischenbodenelement vorzugsweise im Wesentlichen dieselbe vertikale Höhenausdehnung auf.

[0047] Somit bildet der Zwischenboden bevorzugt an dem Bereich der Verklebung und/oder Verschweissung eine im Wesentlichen horizontale Fläche aus, sodass dieser Bereich im Wesentlichen keine vertikalen Höhendifferenzen aufweist.
Diese Ausführung ermöglicht eine gute Passierbarkeit des Zwischenbodens für die Fahrgäste.

[0048] Die Verklebung des Dilationsprofils mit den Zwischenbodenelementen erstreckt sich vorzugsweise über die komplette Bodenelementkontaktfläche des Dilationsprofils.
Die Verschweissung des Dilationsprofils mit den Zwischenbodenelementen erstreckt sich vorzugsweise entlang der Profillängskanten. Somit wird die Fläche an der die Verklebung und/oder Verschweissung vorliegt maximiert und somit verstärkt.

[0049] Reibrührschweissen ist ein besonders vorteilhaftes Verfahren zur Verschweissung des Dilationsprofils mit den Zwischenbodenelementen. Durch ein Reibrührschweissverfahren werden gute mechanische Eigenschaften und ein geringer Verzug des Materials gewährleistet. Zudem entsteht eine nahezu glatte Schweissnaht bei geringer Wärmeeinbringung.

[0050] Der Querschnitt des Dilationsprofils des Schienenfahrzeugs kann zwei Bodenelementkontaktflächen aufweisen. Die Bodenelementkontaktflächen weisen im Querschnitt eine grössere Ausdehnung auf als die Ausdehnung eines Bereiches im Wesentlichen mittig zwischen den Bodenelementkontaktflächen parallel zu den Bodenelementkontaktflächen.

[0051] Somit wird ein optimales Verhältnis zwischen Versteifung und Elastizität erreicht.

[0052] Die Dilationsprofile sind in Längsrichtung alternierend mit Zwischenbodenelementen anordnenbar.
In diesem Zusammenhang ist es zudem denkbar, dass auch Zwischenbodenelemente des Zwischenbodens ohne Dilationsprofile miteinander verbunden sind.

[0053] Bevorzugt werden die Dilationsprofile jedoch in regelmässigen Abständen entlang der Längsrichtung des Wagenkastens zwischen Zwischenbodenelementen angeordnet. Durch eine solche Anordnung können die thermisch induzierten Spannungen und Deformationen gleichmässig elastisch ausgeglichen werden.

[0054] Die kleinere vertikale Ausdehnung eines Bereichs im Wesentlichen mittig zwischen den Bodenelementkontaktflächen bildet vorzugsweise die elastische Struktur und/oder Form des Dilationsprofils entlang der Längsrichtung des Wagenkastens aus.
Zudem wird durch eine solche Anordnung eine Auswölbung des Zwischenbodens bei Deformation des Zwischenbodens vermieden. Eine solche Auswölbung könnte ein Sicherheitsrisiko für Fahrgäste darstellen.

[0055] Zudem wird durch eine elastische Eigenschaft dieses Bereichs des Dilationsprofils sichergestellt, dass die Zwischenbodenelemente sich durch thermische Expansion/Kontraktion aufgrund von Temperaturänderungen freier verformen können. Die Zwischenbodenelemente werden nicht so stark belastet, weil die Zwischenbodenelemente in Längsrichtung des Wagenkastens eine höhere Steifigkeit aufweisen als das Dilationsprofil.

[0056] Diese Dilationsprofile sind bevorzugt aus einer Alumniniumlegierung durch Strangpressen hergestellt. Die Pressnähte sind bevorzugt im Bereich der kleineren Ausdehnung im Dilationsprofil angeordnet. Die Pressnähte sollten bevorzugt in einem Bereich geringer thermischer Spannungen angebracht sein, da diese eine Schwachstelle des Dilationsprofils darstellen.

[0057] Die kombinierten elastischen Eigenschaften des Dilationsprofils durch diese elastische Struktur und/oder Form und die Materialeigenschaften bestimmen, wie viele Dilationsprofile im Zwischenboden benötigt werden. Deshalb sollten die Ausdehnungen des Dilationsprofils in Bezug auf die resultierenden Längen und Anzahl der Zwischenbodenelemente und Herstellungsaufwand optimiert werden.

[0058] Die Steifigkeit in vertikaler Richtung eines Zwischenbodens mit einem solchen Dilationsprofil ist annähernd so gross wie ein durchgängiger Zwischenboden ohne Dilationsprofile, der aus ausschliesslich verbundenen Rechteckkammerprofilen besteht.

[0059] Gegenüber einem solchen durchgängigen Zwischenboden verhält sich der erfindungsgemässe Zwischenboden wie folgt:

• Die vertikale Steifigkeit des Zwischenbodens ist um nur 5 - 10 % verringert.
• In Richtung quer zum Wagenkasten ist die Steifigkeit des Zwischenbodens im Wesentlichen gleich.
• In der Richtung längs zum Wagenkasten ist die Steifigkeit hingegen um 50 - 60 % verringert.

[0060] Die grosse Reduktion der Steifigkeit in Richtung längs zum Wagenkasten, bei gleichzeitiger geringer Reduktion der Steifigkeit in vertikaler Richtung ist ein grosser Vorteil des erfindungsgemässen Zwischenbodens.

[0061] Die Zwischenbodenelemente des Schienenfahrzeugs können mit den Seitenwänden des Wagenkastens verbunden sein, vorzugsweise durch Verschweissung und/oder ein Befestigungsmittel, insbesondere vorzugsweise durch Nieten.

[0062] Bei der Anordnung der Dilationsprofile und Zwischenbodenelemente muss die Belastung der Verschweissung und/oder der Befestigungsmittel berücksichtigt werden. In Bereichen hoher Belastung ist die Anzahl der Verschweissungen und/oder der Befestigungsmittel vorzugsweise erhöht.

[0063] Zwischen der Seitenwand des Wagenkastens und den Zwischenbodenelementen können thermische Isolationselemente angeordnet sein.

[0064] Die thermischen Isolationselemente des Zwischenbodens sind vorteilhaft, da der Wagenkasten durch die Aussentemperatur eine hohe Temperaturdifferenz zum Zwischenboden aufweisen kann.

[0065] Die thermischen Isolationselemente dienen dazu die Wärmeleitfähigkeit zwischen den Zwischenbodenelementen und Wagenkasten zu reduzieren und induzierte thermische Spannungen des Zwischenbodens zu verringern. Ausserdem wird somit die benötigte Energie zum Heizen reduziert, indem die Wärmeübertragung vom Innenraum nach aussen reduziert wird.

[0066] Die Seitenwand des Wagenkastens weist bevorzugt integrierte Träger auf, sodass zwischen den Trägern und den Zwischenbodenelementen die thermischen Isolationselemente angeordnet werden können.

[0067] In einer bevorzugten Ausführung weist der Zwischenboden mindestens ein Längsprofil auf. Dieses Längsprofil kann auf beiden Seiten des Zwischenbodens entlang der Längsrichtung zum Wagenkasten angeordnet sein. Das Längsprofil dient bevorzugt der Befestigung des Zwischenbodens mit Befestigungsmitteln an den Seiten des Wagenkastens.
Diese Längsprofile können insbesondere im Bereich der Dilationsprofile mit Lücken beabstandet angeordnet sein, um eine thermische Deformation des Zwischenbodens zu berücksichtigen.
Zudem sind bevorzugt mehrere Zwischenbodenelemente durch ein Längsprofil miteinander verbunden.
Das Längsprofil ist zu diesem Zweck bevorzugt mit den Zwischenbodenelementen verschweisst und kann auf den thermischen Isolationselementen der Träger der Seitenwand angebracht werden.

[0068] Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Verfahren zur Herstellung eines Schienenfahrzeugs wie vorhergehend beschrieben gelöst, welches den folgenden Schritt umfasst:

• Das Verbinden eines Dilationsprofils mit zwei Zwischenbodenelementen durch Verschweissung, insbesondere Reibrührschweissen, zur Herstellung des Zwischenbodens.

[0069] Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Dilationsprofil zur Verbindung zweier Zwischenbodenelemente gelöst, welches einen Dilationsprofilkörper mit einem Querschnitt umfasst, der zwei Bodenelementkontaktflächen und im Wesentlichen senkrecht dazu zwei Profilflächen aufweist. Das Dilationsprofil kann anisotrop gegenüber Krafteinwirkung ausgebildet sein. Die Bodenelementkontaktflächen weisen bevorzugt eine grössere Ausdehnung als die Ausdehnung eines Bereiches des Dilationsprofilkörpers im Wesentlichen mittig zwischen den Bodenelementkontaktflächen parallel zu den Bodenelementkontaktflächen im Querschnitt auf.

[0070] Eine solche Dilationsprofilform ermöglicht einen Zwischenboden aus Zwischenbodenelementen und Dilationsprofilen mit hoher Steifigkeit in vertikaler Richtung. Die Steifigkeit des Zwischenbodens in Längsrichtung des Wagenkastens kann somit deutlich geringer sein, als die Steifigkeit des Zwischenbodens in Querrichtung des Wagenkastens.

[0071] Die Profilflächen des Dilationsprofils können eine längere Ausdehnung im Querschnitt des Dilationsprofils aufweisen als die Bodenelementkontaktflächen im Querschnitt des Dilationsprofils.

[0072] Eine längere Ausdehnung der Profilflächen des Dilationsprofils ist bevorzugt. Somit weist die Profilfläche genügend Platz für eine elastische Struktur und/oder Form im mittigen Bereich des Dilationsprofils auf. Dieser Bereich verstärkt vorzugsweise die elastischen Eigenschaften des Dilationsprofils für die thermische Expansion und Kontraktion der Zwischenbodenelemente zusätzlich zu den elastischen Materialeigenschaften.

[0073] Des Weiteren zeigt eine längere Ausdehnung der Profilfläche im Querschnitt des Dilationsprofils gegenüber den Bodenelementkontaktflächen des Dilationsprofils den Leichtbaucharakter des Zwischenbodens auf.
Durch ein solches Dilationsprofil muss der Zwischenboden keine hohe vertikale Ausdehnung aufweisen, um als tragende Struktur fungieren zu können.

[0074] Die Profilflächen des Dilationsprofils können in ihrem mittleren Bereich jeweils eine Nut aufweisen.

[0075] Diese Nut ist bevorzugt entlang der Längsachse des Dilationsprofils, im Wesentlichen mittig der Profilfläche, ausgebildet.
Die Nut stellt vorzugsweise eine elastische Struktur und/oder Form dar.

[0076] Die Nut weist bevorzugt zumindest teilweise im Wesentlichen vertikale Flächenbereiche im Verhältnis zur horizontalen Ausrichtung des Zwischenbodens auf.

[0077] Diese Flächenbereiche des Dilationsprofils sind bevorzugt so ausgerichtet, dass das Dilationsprofil leichter als die Zwischenbodenelemente in Längsrichtung des Wagenkastens verformbar ist.
Somit wird eine Verformung der Zwischenbodenelemente vermieden.

[0078] Zudem ist das Dilationsprofil elastischer ausgebildet als die Zwischenbodenelemente und führt somit zur Vermeidung von plastischer Deformation des Zwischenbodens.

[0079] Die Nut des Dilationsprofils kann im Querschnitt des Dilationsprofils einen Nutaussenbereich aufweisen, welcher eine kleinere minimale Ausdehnung in Querrichtung des Dilationsprofils aufweist, als die maximale Ausdehnung des Nutinnenbereichs in Querrichtung des Dilationsprofils.

[0080] Der Nutaussenbereich der Nut bezeichnet einen Öffnungsbereich der Nut in Längsrichtung des Dilationsprofils. Der Nutinnenbereich bezeichnet einen Bereich der im Inneren des Dilationprofils nach dem Öffnungsbereich durch die Nut ausgebildet ist. Durch einen Nutaussenbereich von geringerer minimaler Ausdehnung im Querschnitt als eine maximale Ausdehnung des Nutinnenbereichs entstehen gute elastische Eigenschaften des Dilationsprofils. Die Materialstärke des Dilationsprofils im Bereich der Nut ist bevorzugt verringert, sodass eine elastische Struktur in Querrichtung des Dilationsprofils gebildet wird. Durch die geringere Materialstärke wird eine verringerte Steifigkeit gewährleistet, sodass das Dilationsprofil leichter verformt werden kann und somit die thermische Expansion/Kontraktion besser kompensieren kann.

[0081] Bevorzugt ist eine Nut des Dilationsprofils jeweils auf beiden Profilflächen angeordnet.
Damit eine elastische Struktur gebildet werden kann besteht zwischen den Profilflächen keine Verbindung ausser über die seitlichen Bodenelementkontaktflächen. Somit wird die rückspringende Eigenschaft des Dilationsprofils sichergestellt.
Die Nutinnenbereiche sind deshalb vorzugsweise nicht miteinander verbunden, sondern weisen zwei getrennte Bodenbereiche im Querschnitt auf.

[0082] Bevorzugt weist das Dilationsprofil eine Materialstärke im horizontalen Bereich der Profilfläche von 1 bis 10 mm, insbesondere bevorzugt 2 bis 3 mm auf.
Bevorzugt weist das Dilationsprofil im Bereich der Nut oder nur im Bodenbereich des Nutinnenbereichs eine Materialstärke von 0,5 bis 4 mm, insbesondere bevorzugt 1 bis 2 mm, auf.

[0083] Durch eine kleinere Ausdehnung des Nutaussenbereichs gegenüber der Ausdehnung des Nutinnenbereichs kann die Elastizität des Profils in Querrichtung durch die Form der Nut, dem Material und den Bedürfnissen angepasst werden.

[0084] Der Querschnitt der Nut des Dilationsprofils kann konkav-konvex, insbesondere bogenförmig, ausgebildet sein.

[0085] Eine konkav-konvexe Struktur des Querschnitts der Nut ist besonders vorteilhaft. Eine konkav-konvexe Struktur weist eine gute elastische Struktur auf. Somit wird eine gute elastische Verformbarkeit der Nut des Dilationsprofils in Querrichtung des Dilationsprofils gewährleistet.
Die horizontalen Bereiche der Profilfläche werden hingegen weniger stark bei Krafteinwirkung in Querrichtung des Dilationsprofils verformt.

[0086] Durch eine konkav-konvexe Form wird die Krafteinwirkung besser verteilt und es kommt zu einer gleichmässigen Belastung des Materials. Somit wird eine punktuelle Materialbelastung der Nut des Dilationsprofils vorzugsweise minimiert und eine längere Haltbarkeit des Dilationsprofils erreicht.

[0087] Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Verfahren zur Herstellung eines Dilationsprofils wie vorhergehende beschrieben gelöst, welches die folgenden Schritte umfasst:

• Strangpressen eines Dilationsprofils, vorzugsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung
  oder
• Extrudieren von mindestens einem elastomerischen Kunststoff und/oder einem Leichtmetall zu einem Dilationsprofil.

[0088] Im Verfahren zur Herstellung kann es zudem vorteilhaft sein, dass die Profilflächen des Dilationsprofils bei der Herstellung über einen horizontalen Bereich im Bereich der Nut verbunden sind. Dieser Bereich kann vorzugsweise nach dem Pressen durch Fräsen entfernt werden, um eine rückspringende elastische Struktur in Form einer Nut zu erhalten.

[0089] Weiterhin wäre es auch denkbar das Dilationsprofil und die Zwischenbodenelemente und/oder den Zwischenboden aus einem Stück herzustellen. Dies hätte den Vorteil, dass keine gesonderte Anbringung erfolgen müsste, ist jedoch fertigungstechnisch anspruchsvoller.

[0090] Nachfolgend werden die Erfindungen anhand von Figuren näher erläutert:

Figur 1:

Eine Ausführung eines Zwischenbodens eines Schienenfahrzeugs;

Figur 2:

eine Ausführung eines Dilationsprofils zwischen zwei Zwischenbodenelementen;

Figur 3:

eine Ausführung eines Dilationsprofils im Querschnitt;

Figur 4:

eine Ausführung eines Wagenkastens mit einem Zwischenboden im Querschnitt.

[0091] Figur 1 zeigt eine Ausführung eines Zwischenbodens 3 eines Schienenfahrzeugs zur Anbringung in einem Wagenkasten. Dieser Zwischenboden dient dazu einen oberen Stock von einem unteren Stock zu trennen.
Die Dilationsprofile 6 sind jeweils zwischen zwei Zwischenbodenelementen 4, 5 angeordnet. Die Dilationsprofile 6 sind über die gesamte Länge des Zwischenbodens 3 in Querrichtung angeordnet und beabstanden einige Zwischenbodenelemente 4, 5 in Längsrichtung des Zwischenbodens 3.

[0092] Die Zwischenbodenelemente 4, 5 sind aus doppelwandigem und vertikal-verrippten Aluminiumstrangpressprofilen hergestellt. Die Dilationsprofile 6 sind aus doppelwandigem Aluminiumstrangpressprofilen hergestellt.
Die Zwischenbodenelemente 4, 5 sind mit den Dilationsprofilen 6 durch ein Reibrührschweissverfahren verschweisst.

[0093] Die Anzahl der Dilationsprofile 6 ist der thermischen Deformation des Materials und der Länge des Zwischenbodens 3 angepasst. Dabei sollte der elastische Bereich der Dilationsprofile 6 für alle im Gebrauch benötigten Temperaturbereiche nie überschritten werden.
In dieser Ausführung sind sechs Dilationsprofile 6 im Zwischenboden 3 angeordnet.

[0094] Die Dilationsprofile 6 können thermische Expansion und Kontraktion richtungsabhängig elastisch kompensieren. Die Steifigkeit in Längsrichtung des Zwischenbodens 3 ist durch die Dilationsprofile 6 verringert. Die vertikale Steifigkeit des Zwischenbodens 3 wird hingegen in einem geringeren Mass verringert.
Zu diesem Zweck sind die Dilationsprofile 6 soweit möglich in regelmäßigem Abstand zueinander angebracht.

[0095] An den Seiten des Zwischenbodens 3 sind Längsprofile 20 angebracht, die mehrere Zwischenbodenelemente 4, 5 miteinander verbinden. Die Längsprofile 20 können durch Befestigungsmittel 19 mit Trägern 18 der Seitenwand 7 (nicht in Fig. 1 gezeigt) verbunden werden. Im Bereich hoher Belastung sind die Abstände der Befestigungsmittel 19 reduziert, sodass die Befestigungsmittel 19 nicht überlastet werden.
Die Befestigungsmittel 19 sind in dieser Ausführung Nieten.

[0096] Figur 2 zeigt zwei Zwischenbodenelemente 4, 5, die durch das Dilationsprofil 6 durch Verschweissung 17 miteinander verbunden sind. Dabei weisen die Zwischenbodenelemente 4, 5 und das Dilationsprofil 6 im Wesentlichen dieselbe vertikale Höhe H auf. Die Rippen 14 der Zwischenbodenelemente 4, 5 erhöhen die Steifigkeit der doppelwandigen Zwischenbodenelemente 4, 5.
Jeweils eine Nut 8 ist auf der oberen und unteren Profilfläche 15 angeordnet und erstreckt sich über die gesamte Längsachse des Dilationsprofils 6. Die Bodenelementkontaktfläche 9 erstreckt sich beidseitig entlang der Verbindungsbereiche des Dilationsprofils 6 mit den Zwischenbodenelementen 4, 5.

[0097] Figur 3 zeigt eine Ausführung des Dilationsprofils 6 im Querschnitt. Die Bodenelementkontaktflächen 9 sind seitlich angeordnet und zur Verbindung mit den Zwischenbodenelementen 4, 5 vorgesehen. Die Profilflächen 15 sind oben und unten angeordnet und weisen eine Nut 8 auf. Der Nutaussenbereich 13 weist eine kleinere minimale Ausdehnung N1 als die maximale Ausdehnung N2 des Nutinnenbereichs 16 auf.

[0098] Die Ausdehnung B1 des Dilationsprofils 6 entlang der Bodenelementkontaktflächen 9 ist kleiner, als die Ausdehnung B3 entlang der Profilfläche 15 des Dilationsprofils. Der Querschnitt des Dilationsprofils 6 ist im Wesentlichen rechteckig ausgebildet.

[0099] Die Bodenbereiche der oberen und unteren Nut 8 weisen keine Verbindung auf und sind durch einen Abstand B2 beabstandet. Somit kann die Nut 8 als rückspringende elastische Struktur fungieren und thermische Deformation in Querrichtung x des Dilationsprofils 6 können elastisch kompensiert werden. Diese federnde Eigenschaft des Dilationsprofils wird unterstützt, indem die Materialstärke im Bereich der Nut 8, der konkav-konvexen Struktur und dem Bodenbereich der Nut 1,6 mm beträgt. Der restliche Bereich der Profilfläche 15 weist hingegen eine höhere Materialstärke von 2,2 mm auf.

[0100] Wie in Figur 3 zu sehen ist, ist die Nut 8 im Querschnitt als konkav-konvex geschwungene Struktur ausgebildet. Somit wird die Kraft durch Verformung auf einen grösseren Bereich der Nut 8 möglichst gleichmässig verteilt.

[0101] Figur 4 zeigt eine Ausführung eines Wagenkastens 2 mit einem Zwischenboden 3 im Querschnitt. Der Zwischenboden 3 trennt einen oberen Stock 11 und einen unteren Stock 10. Dabei ist Zwischenboden 3 durch Nieten als Befestigungsmittel 19 auf jeweils einem Träger 18 der Seitenwände 7 beidseitig angebracht.
Zwischen dem Träger 18 der Seitenwand 7 ist zudem ein thermisches Isolationselement 12 angeordnet. Durch das thermische Isolationselement 12 wird die Wärmeleitfähigkeit zwischen der Seitenwand 7 des Wagenkastens 2 und dem Zwischenboden 3 minimiert.

Ansprüche

1. Schienenfahrzeug (1) umfassend einen Wagenkasten (2) aufweisend einen oberen (11) und einen unteren Stock (10) sowie einen Zwischenboden (3), der den oberen Stock (11) von dem unteren Stock (10) trennt, wobei der Zwischenboden (3) mindestens zwei Zwischenbodenelemente (4, 5) umfasst, wobei die Zwischenbodenelemente in einer Längsrichtung des Schienenfahrzeuges (1) hintereinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Zwischenbodenelement (4) und dem zweiten Zwischenbodenelement (5) ein Dilationsprofil (6) angeordnet ist.

2. Schienenfahrzeug (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenbodenelemente (5) Kunststoff, Stahl und/oder Leichtmetall umfassen.

3. Schienenfahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dilationsprofil (6) einen elastomerischen Kunststoff und/oder Metall, insbesondere Leichtmetall, umfasst und insbesondere durch Strangpressen hergestellt ist.

4. Schienenfahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dilationsprofil (6) anisotrop gegenüber Krafteinwirkung ausgebildet ist.

5. Schienenfahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dilationsprofil (6) mit dem ersten Zwischenbodenelement (4) und zweiten Zwischenbodenelement (5) durch eine Verklebung und/oder Verschweissung (17), insbesondere Reibrührschweissen verbunden ist.

6. Schienenfahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Querschnitt des Dilationsprofils (6) zwei Bodenelementkontaktflächen (9) aufweist, die eine grössere Ausdehnung (B1) aufweisen als die Ausdehnung (B2) eines Bereiches im Wesentlichen mittig zwischen den Bodenelementkontaktflächen (9) parallel zu den Bodenelementkontaktflächen (9).

7. Schienenfahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenbodenelemente (4, 5) mit den Seitenwänden (7) des Wagenkastens (2) verbunden sind, vorzugsweise durch Verschweissung und/oder Befestigungsmittel (19), insbesondere vorzugsweise durch Nieten.

8. Schienenfahrzeug (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Seitenwand des Wagenkastens und den Zwischenbodenelementen (4, 5) thermische Isolationselemente (12) angeordnet sind.

9. Verfahren zur Herstellung eines Schienenfahrzeugs (1) gemäss den vorhergehenden Ansprüchen, umfassend:

- Verbinden eines Dilationsprofils (6) mit zwei Zwischenbodenelementen (4, 5) durch Verschweissung (17), insbesondere Reib-Rührschweissen, zur Herstellung des Zwischenbodens (3).

10. Dilationsprofil (6) zur Verbindung zweier Zwischenbodenelemente (4, 5) umfassend einen Dilationsprofilkörper mit einem Querschnitt aufweisend zwei Bodenelementkontaktflächen (9) und im Wesentlichen senkrecht dazu zwei Profilflächen (15), wobei das Dilationsprofil anisotrop gegenüber Krafteinwirkung ausgebildet ist, wobei insbesondere die Bodenelementkontaktflächen (9) eine grössere Ausdehnung (B1) aufweisen als die Ausdehnung (B2) eines Bereiches des Dilationsprofilkörpers im Wesentlichen mittig zwischen den Bodenelementkontaktflächen (9) parallel zu den Bodenelementkontaktflächen (9).

11. Dilationsprofil (6) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilflächen (15) im Querschnitt des Dilationsprofils eine längere Ausdehnung (B3) aufweisen als die Bodenelementkontaktflächen (9).

12. Dilationsprofil (6) nach einem der Ansprüchen 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilflächen (15) in ihrem mittleren Bereich jeweils eine Nut (8) aufweisen.

13. Dilationsprofil (6) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (8) im Querschnitt des Dilationsprofils (6) einen Nutaussenbereich (13) aufweist, welcher eine kleinere minimale Ausdehnung (N1) im Querrichtung des Dilationsprofils aufweist, als die maximale Ausdehnung (N2) des Nutinnenbereichs (16) in Querrichtung des Dilationsprofils.

14. Dilationsprofil (6) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Nut (8) konkav-konvex, insbesondere bogenförmig, ausgebildet ist.

15. Verfahren zur Herstellung eines Dilationsprofils (6) nach einem der Ansprüche 10 bis 14, umfassend:

- Strangpressen eines Dilationsprofils (6), vorzugsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung
oder

- Extrudieren von mindestens einem elastomerischen Kunststoff und/oder einem Leichtmetall zu einem Dilationsprofils (6).

Zeichnung