VIERACHSIGES SCHIENENFAHRZEUG

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein vierachsiges Drehgestell nach dem Oberbegriff des Anspruchs.

[0002] Die Erfindung ist für den Schienentransport einsetzbar. Es wird insbesondere erfindungsgemäß ein vierachsiges Drehgestell mit einem gemeinsamen Rahmen für alle vier Achsen und Räder vorgeschlagen. Die Räder haben veränderte Profile der Laufflächen. Sie ermöglichen es, das gleiche Gestell mit zweispurigen Radsätzen in verschiedener Spurweite zu verwenden.

[0003] Zur Zeit werden zwei-, drei- und vierachsige Drehgestelle in Eisenbahnwagen bei Eisenbahnen der GUS-Staaten und anderer Länder der ehemaligen UdSSR angewendet (© Railway Library 2009 http://rwlib.narod.ru/e_book_vagony_5.htm). Diese Drehgestelle haben Räder mit Laufflächenprofilen (Fig. 1), welche durch Eisenbahnbetriebsvorschriften der RF (©Ministerium für Verkehrswesen der RF, 2000) festgelegt sind. Der eigentliche Aufbau der Drehgestelle einschließlich der Räder mit diesen Profilen wird bei zwei-, drei- und vierachsigen Drehgestellen angewendet und erlaubt es nicht, die gleichen Drehgestelle mit Radsätzen bei Spuren in verschiedener Spurweite zu benutzen. Beim Umsprung, z. B. von 1520 mm auf 1435 mm, müssen Drehgestelle mit den für eine Spurweite ausgelegten Radsätzen gegen andere Drehgestelle mit den für eine andere Spurweite ausgelegten Radsätzen bei Fahrzeugen gewechselt werden. Oder aber müssen Radsätze eingesetzt werden, bei denen die Räder beim Umsprung verschoben werden können, um den Radsatz für die jeweilige Spurweite anzupassen. Das macht den Aufbau des Radsatzes komplizierter.

[0004] DE365697 C offenbart ein gattungsgemäßes vierachsiges Drehgestell.

[0005] Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Laufwerk (Drehgestell) für Fahrzeuge zu entwickeln, welches ermöglicht, dieselben Drehgestelle mit Radsätzen auf Gleis-bahnen verschiedener Spurweiten zu benutzen. Dadurch ist es möglich, jegliche Arbeiten zur Anpassung der Fahrzeuge an die jeweilige Spurweite auf Umsprungsbahnstationen (wo die Umstellung der Fahrzeuge von einer Spurweite auf eine andere erfolgt) zu vermeiden. Es handelt sich dabei z. B. um solche arbeitsaufwändige Arbeiten wie Wechsel der Drehgestelle mit Radsätzen für eine Spurweite (z. B. 1520 mm) gegen Drehgestelle mit Radsätzen für eine andere Spurweite (z. B. 1435 mm).

[0006] Die gestellte Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs gelöst.

[0007] Dies ist dadurch erreicht, dass vierachsige Drehgestelle mit vier Rädern eingesetzt werden, deren Räder eine horizontale Kontaktfläche zwischen einem Rad und einer Schiene und einem Spurkranz aufweisen. Das Drehgestell hat erfindungsgemäß einen gemeinsamen Rahmen für alle vier Radsätze. Der gemeinsame Rahmen ist mit allen vier Radsätzen mit Rädern (Fig. 2) verbunden. Dabei sind die Räder des ersten und vierten Radsatzes mit ihren Profilen mit einer erweiterten horizontalen Kontaktfläche zwischen dem Rad und einer Schiene (Fig. 3) versehen. Die Räder des zweiten und dritten Radsatzes sind mit den Profilen mit einem erweiterten Spurkranz und einer zusätzlichen horizontalen Kontaktfläche zwischen dem Rad und einer Schiene (Fig. 4) versehen. Dabei sind an den Rädern des ersten und des vierten Radsatzes dieselben erweiterten horizontalen Kontaktflächen zwischen Rad und Schiene sowohl auf einer Spur mit einer Spurweite als auch auf einer Spur mit einer anderen Spurweite (Fig. 3) verwendbar. Die Räder des zweiten und des dritten Radsatzes haben bei einer Spur konventionelle horizontale Kontaktflächen zwischen dem Rad und der Schiene. Bei einer anderen Spur sind als Laufflächen zusätzliche horizontale Kontaktflächen zwischen Rad und Schiene (Fig. 4) verwendet, die dank einer Vergrößerung der Spurkranzbreite erreicht werden. Das heißt, Eisenbahnwagen mit den erfindungsgemäßen vierachsigen Drehgestellen können auf Eisenbahnen mit unterschiedlichen Spurweiten betrieben werden und bedürfen keiner Arbeiten zur Anpassung der Fahrzeuge auf Bahnstationen, die für den Umsprung der Fahrzeuge hinsichtlich der Spurweite vorgesehen sind.

[0008] Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

die Profile der Radlaufflächen gemäß den Bahnbetriebsvorschriften der RF,

Fig. 2

ein vierachsiges Drehgestell mit einem gemeinsamen Rahmen für alle vier Achsen,

Fig. 3

ein Rad mit einer erweiterten horizontalen Kontaktfläche zwischen dem Rad und einer Schiene,

Fig. 4

ein Rad mit einem erweiterten Spurkranz und einer zusätzlichen horizontalen Kontaktfläche zwischen dem Rad und der Schiene,

Fig. 5

die Herstellung eines Profils mit erweiterter horizontaler Kontaktfläche zwischen Rad und Schiene,

Fig. 6

das Profil mit erweiterter horizontaler Kontaktfläche zwischen Rad und Schiene,

Fig. 7

die Herstellung eines Profils mit einem erweiterten Spurkranz,

Fig. 8

das Profil mit dem erweiterten Spurkranz,

Fig. 9

die Stellung der Radsätze des vierachsigen Drehgestells mit Rädern, die Profile mit erweiterter horizontaler Kontaktfläche zwischen dem Rad und der Schiene und Profile mit dem erweiterten Spurkranz bei einer Spurweite von 1520 mm aufweisen,

Fig. 10

die Stellung der Radsätze des vierachsigen Drehgestells mit Rädern, die Profile mit erweiterter horizontaler Kontaktfläche zwischen Rad und Schiene und Profile mit erweitertem Spurkranz bei einer Spurweite von 1435 mm haben,

Fig. 11

die Nennstellung der Profile mit erweiterter horizontaler Kontaktfläche zwischen Rad und Schiene bei einer Spurweite von 1520 mm,

Fig. 12

die Nennstellung der Profile mit erweitertem Spurkranz bei einer Spurweite von 1520 mm,

Fig. 13

die Nennstellung der Profile mit erweiterter horizontaler Kontaktfläche zwischen Rad und Schiene bei einer Spurweite von 1435 mm,

Fig. 14

die Nennstellung der Profile mit erweitertem Spurkranz bei einer Spurweite von 1435 mm,

Fig. 15

die «ungünstigste» Stellung der Profile mit erweitertem Spurkranz am Schienenkopf bei einer Spurweite von 1435 mm und

Fig. 16

eine mögliche "Einsenkung" des Radsatzes mit Rädern mit einem erweiterten Spurkranz bei einer Spurweite von 1435 mm.

[0009] Weiter unten wird die Ausführbarkeit der Erfindung betrachtet. Als Beispiel der Nutzung des erfindungsgemäßen vierachsigen Eisenbahn-Drehgestells mit Rädern mit veränderten Profilen der Laufflächen sind zwei am meisten verbreitete Spurweiten von 1520 mm und 1435 mm verwendet.

[0010] Zuerst sei die Herstellung eines Profils mit erweiterter horizontaler Kontaktfläche zwischen Rad und Schiene betrachtet. Dieses Profil ist an den Rädern des ersten und des vierten Radsatzes des erfindungsgemäßen vierachsigen Drehgestells verwendet.

[0011] Indem die Anordnungen der Profile der Räderlaufflächen gemäß den Bahnbetriebsvorschriften der RF, und zwar die Profilstellung 1A (Fig. 5) bei einer Spurweite von 1520 mm und die Profilstellung 1B (Fig. 5) bei einer Spurweite von 1435 mm, in Deckung gebracht sind, entsteht ein Gesamtprofil 1, dessen Lauffläche eine Breite W hat. Hier gibt es eine erweiterte horizontale Kontaktfläche zwischen dem Rad und der Schiene a1 (Fig. 5).

[0012] Es sei nun die Schienenoberkante (Schienenkopf) 6A bei einer Spurweite von 1520 mm und der Schienenoberkante 6B bei einer Spurweite von 1435 mm in ihrer Nennstellung zum erstellten Profil 1 (Fig. 5) betrachtet. Die Kontaktbreite zwischen dem Rad und der Schiene C2 bei einer Spurweite von 1435 mm ist offensichtlich ungefähr gleich der Kontaktbreite zwischen dem Rad und der Schiene C1 bei einer Spurweite von 1520 mm. Deshalb bedarf die Profilform keiner Änderungen bis auf die Breite W. Somit entsteht ein Profil der Radlauffläche (Fig. 6) mit nur einer erweiterten horizontalen Kontaktfläche a1 zwischen dem Rad und der Schiene. Diese Kontaktfläche wird bei Spuren mit verschiedener Spurweite eingesetzt. Der Tabelle 1 sind Nennwerte für die Abmessungen des erstellten Laufflächenprofils zu ent-nehmen, welche den Bezugszeichen in Fig. 6 entsprechen.

[0013] Nun sei die Herstellung eines Profils mit erweitertem Spurkranz betrachtet. Dieses Profil ist an den Rädern des zweiten und des dritten Radsatzes des erfindungsgemäßen vierachsigen Drehgestells verwendet. Indem die Profilanordnungen der Laufflächen der Räder gemäß den Bahnbetriebsvorschriften der RF, und zwar der Profilstellung 2A (Fig. 7) bei einer Spurweite von 1520 mm und der Profilstellung 2B (Fig. 7) bei einer Spurweite von 1435 mm, in Deckung gebracht sind, ist nun die Spurkranzbreite vergrößert anstelle einer Vergrößerung der Laufflächenbreite, wie es im obigen Beispiel der Fall ist. Somit entsteht ein Gesamtprofil 2 mit erweitertem Spurkranz (Fig. 7), welches eine Gesamtbreite W aufweist. Hier gibt es zwei horizontale Kontaktflächen zwischen dem Rad und der Schiene, und zwar eine Hauptkontaktfläche a1 und eine zusätzliche Kontaktfläche b1 (Fig. 7). Dabei ist die zusätzliche horizontale Kontaktfläche b1 zwischen dem Rad und der Schiene durch die Vergrößerung der Spurkranzbreite erreicht. Bei der Betrachtung der Schienen-oberkante 6A bei einer Spurweite von 1520 mm und der Schienenoberkante 6B bei einer Spurweite von 1435 mm in ihrer Nennstellung zum erstellten Profil 2 (Fig. 7) ist Folgendes offensichtlich: Die Kontaktbreite zwischen dem Rad und der Schiene C2 bei einer Spurweite von 1435 mm ist beachtlich kleiner als die Kontaktbreite zwischen dem Rad und der Schiene C1 bei einer Spurweite von 1520 mm (Fig. 7). Um C2 zu vergrößern, ist der Winkel α von 60° auf 70° vergrößert und der Rundungsradius r von 15 auf 4 mm vermindert. Dadurch entsteht ein Profil mit einem erweiterten Spurkranz (Fig. 8). Dieses Profil hat zwei Kontaktflächen zwischen dem Rad und den horizontalen Oberflächen der Schienenkanten (Flächen a1 und b1). Es handelt sich dabei um eine Haupt- und eine zusätzliche Kontaktfläche. Die horizontale Hauptkontaktfläche a1 zwischen dem Rad und der Schiene ist bei einer Spurweite von 1520 mm verwendet. Die zusätzliche horizontale Kontaktfläche b1 zwischen dem Rad und der Schiene ist dank einer Erweiterung des Spurkranzes erreicht und ist bei einer Spurweite von 1435 mm benutzt.

[0014] Die Tabelle 1 enthält Nennwerte für die Abmessungen der Profile mit einem erweiterten Spurkranz gemäß den Bezugszeichen in Fig. 8. Die Tabelle 1 enthält auch Kennwerte des Profils mit erweiterter horizontaler Kontaktfläche zwischen dem Rad und der Schiene (Fig. 6) zum Vergleich und die des Profils, welches gemäß den Bahnbetriebsvorschriften der RF (Fig. 1) benutzt wird.

Tabelle 1

Profiltyp	Mit erweiterter horizontaler Kontaktfläche zwischen Rad und Schiene	Mit erweitertem Spurkranz	Gemäß Bahnbetriebsvorschriften der RF
Profilparameter
Spurweite bei der Spur, wo das Profil angewendet wird, S (mm)	1520 und 1435	1520 und 1435	1520 oder 1435
Breite des Radkranzes (Radumfangs), w (mm)	180	180	130
Spurkranzhöhe, h1, (mm)	28	30	28
Spurkranzbreite, q1 (mm)	40	82,5	40
Abstand zur Spurkranzspitze, wo Spurkranzbreite q2 gemessen wird h'1 (mm)	18	20	18
Spurkranzbreite, gemessen auf Abstand h'1 zur Spurkranzspitze, q2 (mm)	33	75,5	33
Breite der horizontalen Fläche a1 mit Verhältnis 1:20, V1 (mm)	110	67,5	60
Breite der zusätzlichen horizontalen Fläche b1 mit Verhältnis 1:20 , v2 (mm)	-//-	49	-//-
Neigungswinkel der seitlichen Lauffläche des Spurkranzes α, (Grad)	α = 60°	α = 70°	α = 60°
Rundungsradius der seitlichen Lauffläche des Spurkranzes, r (mm)	12,5	4	12,5

[0015] Die Profile mit erweiterter horizontaler Kontaktfläche zwischen dem Rad und der Schiene (Fig. 6) sowie die Profile mit erweitertem Spurkranz (Fig. 8) sind ein unentbehrlicher Teil der Eisenbahnräder 1, 4 und 2, 3, die jeweils in Fig. 3 und Fig. 4 dargestellt sind. Die Räder 1, 2, 3, 4 sind ihrerseits ein unentbehrlicher Teil des vierachsigen Drehgestells nach Fig. 2.

[0016] Die Räder 1 und 4 mit Profilen mit erweiterter horizontaler Kontaktfläche zwischen dem Rad und der Schiene sind im ersten und im vierten Radsatz verwendet. Die Räder 2 und 3 mit Profilen mit erweitertem Spurkranz sind im zweiten und im dritten Radsatz des erfindungsgemäßen vierachsigen Drehgestells eingesetzt.

[0017] Die Stellung der Radsätze des erfindungsgemäßen vierachsigen Drehgestells bei einer Spurweite von 1520 mm ist in Fig. 9 und die bei einer Spurweite von 1435 mm ist in Fig. 10 dargestellt. Hierbei stützen sich die Radsätze mit den Rädern 1, 2, 3, 4 auf Schienen 6 ab, die ihrerseits auf Schwellen 7 aufliegen.

[0018] Bei einer Spurweite von 1520 mm ist der Flächenkontaktzustand zwischen dem Rad und der Schiene beim zweiten und beim dritten Radsatz mit den Rädern 2 und 3 (Fig. 9) mit erweitertem Spurkranz dem Flächenkontaktzustand gemäß den Bahnbetriebs-vorschriften der RF ähnlich. Dementsprechend werden der zweite und der dritte Radsatz mit den Rädern 2 und 3 als Führungsräder verwendet, denn sie stellen eine erforderliche horizontale Querfixierung des gesamten vierachsigen Drehgestells in der Spur und dessen Drehungen beim Fahren über Kurvenstrecken der Bahn sicher. Beim ersten und vierten Radsatz mit den Rädern 1 und 4 mit erweiterter horizontaler Kontaktfläche zwischen dem Rad und der Schiene gibt es ein großes Spiel Δ zwischen den Flanken der Schienenkanten und den Spurkränzen (Fig. 9) der Räder. Aus diesem Grund sind der erste und der vierte Radsatz bei einer Spurweite von 1520 mm nicht als Führungsräder benutzt. Dadurch, dass alle vier Achsen mit dem gemeinsamen Rahmen 5 des Drehgestells (Fig. 2) verbunden sind, fixieren der zweite und der dritte Radsatz das gesamte Drehgestell und stellen somit die erforderliche Querfixierung des ersten und des vierten Radsatzes sicher. Darüber hinaus macht dieses große Spiel Δ es möglich, dass der erste und der vierte Radsatz und dementsprechend das ganze erfindungsgemäße vierachsige Drehgestell problemlos die Kurvenstrecken bei einer Spurweite von 1520 mm durchfahren.

[0019] Bei einer Spurweite von 1435 mm haben der erste und der vierte Radsatz mit den Rädern 1 und 4 (Fig. 10) mit erweiterter horizontaler Kontaktfläche zwischen dem Rad und der Schiene einen Flächenkontaktzustand des Rades, der dem nach den Bahnbetriebsvorschriften der RF ähnlich ist. Diese Radsätze sind als führende Radsätze verwendet, denn sie sorgen für die erforderliche Querfixierung des vierachsigen Drehgestells in der Spur und die Drehungen des Drehgestells beim Fahren über Kurvenstrecken der Bahn. Was den zweiten und den dritten Radsatz mit den Rädern 2 und 3 (Fig. 10) mit erweitertem Spurkranz anbelangt, so stützen sich diese Radsätze hier auf Schienen über zusätzliche horizontale Kontaktflächen zwischen dem Rad und der Schiene ab. Solche zusätzliche Kontaktflächen sind dank der Vergrößerung der Spurkranzbreite erreicht. In diesem Fall wirken die Kontaktbreite zwischen dem Rad und der Schiene C2 (Fig. 10) und der zweite und der dritte Radsatz nicht als führend. Dadurch, dass alle vier Achsen mit dem gemeinsamen Rahmen 5 des Drehgestells (Fig. 2) verbunden sind, stellen der erste und der vierte Radsatz die erforderliche Querfixierung des zweiten und des dritten Radsatzes sicher, indem sie das ganze Drehgestell fixieren. Darüber hinaus können der zweite und der dritte Radsatz und dementsprechend das ganze erfindungsgemäße vierachsige Drehgestell problemlos Kurvenstrecken der Bahn bei einer Spurweite von 1435 mm passieren, und zwar dadurch, dass es keine Querfixierung mittels der Spurkränze gibt (in diesem Fall arretieren die Spurkränze den zweiten und den dritten Radsatz nicht).

[0020] Die Nennstellungen des Profils mit erweiterter horizontaler Kontaktfläche zwischen dem Rad und der Schiene und des Profils mit erweitertem Spurkranz sind detaillierter in Fig. 11 und Fig. 12 für die Spur 1520 mm und in Fig. 13 und Fig. 14 für die Spur 1435 mm dargestellt.

[0021] Bei der Spur 1520 mm stützen sich das Rad mit dem Profil 1 (Fig. 11) mit erweiterter horizontaler Kontaktfläche zwischen dem Rad und der Schiene und das Rad mit dem Profil 2 (Fig. 12) mit dem erweiterten Spurkranz auf der Schienenoberkante 6 mittels der Oberflächen a1 (Fig. 11 und Fig. 12) ab und bilden eine Kontaktbreite C1 zwischen dem Rad und der Schiene. Der Kennwert für C1 beträgt in beiden Fällen (Fig. 11 und Fig. 12) 25 mm (am neuen Rad) bis 60 mm (am Rad mit einem großen Verschleiß der Radlauffläche). Die Differenz zwischen den Werten der Spiele Δ bei den verschiedenen Profilen (Fig. 11 und Fig. 12) beträgt 42,5 mm, denn das macht die Hälfte der Spurweitendifferenz aus ((1520 mm - 1435 mm): 2 = 42,5 mm). Folglich gibt es keinen Unterschied zwischen dem Spiel Δ, welches bei Abstand h'1 und bei Radnennstellung auf der geraden Strecke bei dem Rad mit dem Profil mit erweitertem Spurkranz (Fig. 12) auftritt, und den Kenndaten gemäß den Bahnbetriebsvorschriften der RF. Dieses Spiel variiert im Bereich von 6 mm (am neuen Rad) bis 14 mm (am Rad mit dem maximalen zulässigen Verschleiß der Radlauffläche von 8 mm gemäß den Bahnbetriebsvorschriften der RF). Hat das Rad das Profil mit der erweiterten horizontalen Kontaktfläche zwischen dem Rad und der Schiene (Fig. 11), so variiert das Spiel Δ bei der Radnennstellung auf der geraden Fahrstrecke im Bereich von 48,5 mm (am neuen Rad) bis 56,5 mm (am Rad mit dem maximalen zulässigen Verschleiß der Radlauffläche von 8 mm).

[0022] Bei der Spur 1435 mm stützt sich das Rad mit dem Profil 1 (Fig. 13) mit erweiterter horizontaler Kontaktfläche zwischen dem Rad und der Schiene a1 auf der Schienenoberkante 6 mittels dieser Kontaktfläche ab und bildet eine Kontaktbreite C2 zwischen dem Rad und der Schiene. Diese Kontaktbreite C2 beträgt 25 mm (am neuen Rad) bis 60 mm (am Rad mit großem Verschleiß der Radlauffläche). Das Spiel Δ ist beim Abstand h'1 auf der geraden Fahrstrecke bei Nennstellung gemessen. Beim Rad mit der erweiterten horizontalen Kontaktfläche zwischen dem Rad und der Schiene bei der Spur 1435 mm (Fig. 13) unterscheidet sich dieses Spiel nicht von den Werten gemäß den Bahnbetriebsvorschriften der RF und liegt im Bereich von 6 mm (am neuen Rad) bis 14 mm (am Rad mit dem maximalen zulässigen Verschleiß der Radlauffläche von 8 mm gemäß den Bahnbetriebsvorschriften der RF). Das Rad mit dem Profil mit erweitertem Spurkranz 2 (Fig. 14) stützt sich auf der Schienenoberkante 6 mittels der zusätzlichen horizontalen Fläche b1 ab und bildet auf der geraden Fahrstrecke eine Kontaktbreite C2 zwischen dem Rad und der Schiene. Diese Kontaktbreite C2 variiert im Bereich von 15 mm (am neuen Rad) bis 20 mm (am Rad mit dem Verschleiß der Radlauffläche 8 mm). Ein Spiel Δ liegt in diesem Fall nicht vor.

[0023] Weiter unten wird die Stellungsveränderung der Räder mit erweiterter horizontaler Kontaktfläche zwischen dem Rad und der Schiene und der Räder mit erweitertem Spurkranz in Bezug auf die Schiene beim Fahren des erfindungsgemäßen vierachsigen Drehgestells über Kurvenstrecken betrachtet. Bei Kurvenfahrten kommt eine Querverschiebung des Radsatzes nach links oder rechts zu den Schienen zustande. In diesem Fall gilt:

für den ersten und den vierten Radsatz für beide Spuren 1520 mm und 1435 mm und für den zweiten und den dritten Radsatz für Spur 1520 mm:

A) Das Spiel Δ nimmt unter einem Rad des Radsatzes ab, und der Kennwert C1 erreicht seinen größten Wert; hier liegt der beste Kontakt zwischen dem Rad und der Schiene vor.

B) Das Spiel Δ unter dem anderen Rad des Radsatzes nimmt zu und erreicht seinen größten Wert. Der Kennwert C1 bleibt fast unverändert, unter anderem auch dank der erweiterten horizontalen Kontaktfläche zwischen dem Rad und der Schiene. Folglich liegt keine Verschlechterung des Kontakts zwischen dem Rad und der Schiene und somit auch keine "Einsenkung" des Radsatzes einwärts der Spur vor.

für den zweiten und den dritten Radsatz bei der Spurweite von 1435 mm:

C) Der Kennwert C2 erreicht unter einem Rad des Radsatzes seinen größten Wert; hier wird der beste Kontakt zwischen dem Rad und der Schiene erzielt;

D) Unter dem anderen Rad des Radsatzes nimmt der Kennwert C2 ab und kann sogar Null erreichen. Das führt die "Einsenkung" des Radsatzes einwärts der Spur herbei; diese Stellung kann hiermit als die ungünstigste Stellung bezeichnet werden.

[0024] In der Spur 1435 mm nimmt der Kennwert C2 bei der "ungünstigsten" Stellung des Rades mit dem Profil 2 (Fig. 15) mit dem erweiterten Spurkranz so weit ab, dass dies die "Einsenkung" des Radsatzes einwärts der Spur 1435 mm verursacht (Fig. 16). Hier stützen sich die Räder 2 auf die Schienen 6 mittels verschiedener Laufflächen ab. Um diese Situation zu vermeiden, werden bei der Spurweite von 1435 mm, wo die vorgeschlagenen vierachsigen Drehgestelle mit Rädern mit erweitertem Spurkranz eingesetzt sind, strengere Vorschriften hinsichtlich des Verschleißes der Räder sowie eine eventuelle Gleisverbreitung benötigt.

[0025] Nachfolgend wird das Durchfahren der Weichen in Spuren mit verschiedener Spurweite beim Betrieb des erfindungsgemäßen vierachsigen Drehgestells betrachtet.

[0026] Bei der Spurweite von 1520 mm können die Radsätze des erfindungsgemäßen vierachsigen Drehgestells mit Rädern mit erweiterter horizontaler Kontaktfläche zwischen dem Rad und der Schiene und den Rädern mit erweitertem Spurkranz zwischen der Stockschiene und der Gegenschiene sowie zwischen der Flügelschiene und dem Weichenherzstück bei der Durchfahrt der Weiche mit dem festen Weichenherzstück nicht durchfahren werden, und zwar aufgrund des verkleinerten Radrückenabstands.

[0027] Dafür sind auf den Strecken, wo das erfindungsgemäße vierachsige Drehgestell bei der Spurweite von 1520 mm eingesetzt ist, Weichen ohne Gegenschienen und mit beweglichen Weichenherzstücken eingesetzt, die es ermöglichen, dass die erfindungsgemäßen vierachsigen Drehgestelle mit Radsätzen, welche Räder mit erweiterter horizontaler Kontaktfläche zwischen dem Rad und der Schiene und Räder mit erweitertem Spurkranz haben, die Weiche durchfahren können.

[0028] Bei der Spurweite von 1435 mm durchfahren der erste und der vierte Radsatz des erfindungsgemäßen vierachsigen Drehgestells mit den Rädern mit erweiterter horizontaler Kontaktfläche zwischen dem Rad und der Schiene die Weiche mit festem Weichenherzstück ohne jegliche Probleme. Der zweite und der dritte Radsatz des erfindungsgemäßen vierachsigen Drehgestells, die Räder mit erweiterten Spurkränzen haben, führen zu einer Einsenkung des Rades zwischen der Rille am Flügelschienenknick und der Spitze des Herzstücks in den Totraum (Schadraum) bei der Durchfahrt des festen Weichenherzstücks. Das geschieht aufgrund der kleinen Breite C2 der Oberfläche, die im unmittelbaren Kontakt mit der Schienenoberkante (Fig. 14) steht. Das verursacht einen gewaltigen Schlag auf die Spitze des Herzstücks beim Befahren der Weiche. Beim Befahren der Weiche, und zwar bei der Durchfahrt des Herzstücks, wird die Herzstückspitze durch das Rad sehr stark belastet. Das führt zu einem sehr schnellen Verschleiß des Weichenherzstücks.

[0029] Um die negative Einwirkung auf die Herzstückspitze beim Einsatz der erfindungsgemäßen vierachsigen Drehgestelle bei der Spurweite von 1435 mm zu vermeiden, werden Weichen mit einem beweglichen Herzstück verwendet. Sie vervollständigen die Lauffläche an Weichen.

[0030] Nachfolgend wird separat auf die Belastung der Schiene durch den Radsatz eingegangen.

[0031] Die maximale Belastung der Schiene durch den Radsatz beträgt in den ehemaligen UdSSR-Ländern und in den europäischen Ländern 22 bis 23 Tonnen. Da der Kennwert C2 in der Spur 1435 mm (Fig. 14) beim Rad mit erweitertem Spurkranz ca. 40% unter dem Kennwert C1 bei der Spur 1520 mm (Fig. 12) liegt, nimmt der Druck, der auf der Schiene an ihrer Kontaktstelle mit dem Rad bei derselben Belastung der Schiene durch den Radsatz anfällt, dementsprechend zu. Dadurch wird die Verformung der Schiene und des Rades verstärkt. Deswegen ist die verwendete maximale Belastung der Schiene durch den Radsatz beim Einsatz der erfindungs-gemäßen vierachsigen Drehgestelle mit Rädern, die ein Profil mit vergrößerter Spurkranzbreite haben, ebenfalls um 40% reduziert, um den Druck und dement-sprechend die Räderverformung zu vermindern, und beträgt 13 Tonnen.

[0032] Weiter unten wird die Anwendbarkeit des erfindungsgemäßen vierachsigen Drehgestells betrachtet. Gemäß der genannten Begrenzung hinsichtlich der maximalen Belastung der Schiene durch den Radsatz von 13 Tonnen ergibt sich ein maximales Brutto-Gewicht M_Brut.max. des achtachsigen Güterwagens (in diesem Wagen sind zwei vierachsige Drehgestelle verwendet):

wobei

m

die maximale Belastung der Schiene durch den Radsatz und

N

die Anzahl der Radsätze im Wagen ist.

[0033] Das heißt, um die überflüssige Verformung der Schiene und der Räder des zweiten und des dritten Radsatzes bei der Spurweite von 1435 mm zu vermeiden, muss für jeden bestimmten mit den erfindungsgemäßen vierachsigen Drehgestellen ausgestatteten Güterwagen mit einem Brutto-Gewicht M_Brut.Güter. folgende Bedingung erfüllt werden:

wobei

M_Brut.Güter. das Brutto-Gewicht des bestimmten mit den erfindungsgemäßen vierachsigen Drehgestellen ausgestatteten Güterwagens und

M_Brut.max.. das maximale Brutto-Gewicht des mit den erfindungsgemäßen vierachsigen Drehgestellen ausgestatteten Güterwagens ist

[0034] Die Leermasse der am meisten verbreiteten achtachsigen Güterwagen beträgt je nach Bestimmungszweck (dachlose Güterwagen oder Behälterwagen) und Konstruktion 44 bis 51 Tonnen (© Railway Library 2009 http://rwlib.narod.ru/e_book_vagony_9.htm). Dementsprechend gilt Folgendes, vorausgesetzt, dass die durch Ungleichung [2] ausgedrückte Begrenzung hinsichtlich der Belastbarkeit M_Güter.max erfüllt wird:

wobei

M_Güter.max

die maximale Belastbarkeit des achtachsigen Güterwagens und

T_Wagen

die Leermasse des achtachsigen Güterwagens ist.

[0035] Natürlich scheint die nach Formel [3] ermittelte Belastbarkeit von 53 bis 60 Tonnen klein zu sein, wenn man die zur Zeit bestehende Belastbarkeit der achtachsigen Eisenbahn-Güterwagen von 120 bis 130 Tonnen berücksichtigt (© Railway Library 2009 http://rwlib.narod.ru/e_book_vagony_9.htm). Deswegen ist der Einsatz der erfindungsgemäßen Drehgestelle zum Transport von solchen schweren Lasten wie Erz, Kohle, Schotter bzw. flüssigen Lasten wenig effektiv. Nichtsdestotrotz fällt ein beachtlicher Teil des Eisenbahngüterverkehrs in der ganzen Welt auf den Transport von Fertigwaren. Die Fertigwaren sind in Behältern (10-, 20- und 30- Tonnencontainer) oder in Sondergüterwagen (z. B. Kfz-Transport) befördert, und hier können die erfindungsgemäßen Drehgestelle erfolgreich verwendet werden.

[0036] Es sei angenommen, dass ein achtachsiger Flachwagen (mit zwei erfindungsgemäßen vierachsigen Drehgestellen) mit einer Leermasse M_{Leermasse.Flach.} von 44 Tonnen je sechs Behälter à 10 Tonnen bzw. je drei Behälter à 20 Tonnen oder aber zwei Behälter à 30 Tonnen sowohl bei der Spurweite von 1520 mm als auch bei der Spurweite von 1435 mm transportieren kann. Die Belastbarkeit des Flachwagens M_Güter.Flach wird gleich 60 Tonnen angenommen. Das Brutto-Gewicht M_Brut.Flach dieses vierachsigen Flachwagens beträgt:

wobei

M_{Leermasse.Flach.} die Leermasse des achtachsigen Güterflachwagens mit dem erfindungsgemäßen vierachsigen Drehgestell und

M_Güter.Flach die Belastbarkeit des achtachsigen Güterflachwagens mit den erfindungsgemäßen vierachsigen Drehgestellen ist.

[0037] Das nach Formel [4] ermittelte Brutto-Gewicht des achtachsigen Flachwagens M_Brut.Flach beträgt 104 Tonnen und überschreitet die nach Formel [1] ermittelte M_Brut.max. nicht. Die Bedingung [2] hinsichtlich der Begrenzung des maximalen Brutto-Gewichts des mit den erfindungsgemäßen vierachsigen Drehgestellen ausgestatteten Güterwagens ist damit erfüllt. Deswegen ist der Einsatz des erfindungsgemäßen vierachsigen Drehgestells, dessen Profile eine vergrößerte Breite der Lauffläche oder eine vergrößerte Spurkranzbreite haben, für den Transport von Behältern und für den Transport von Kraftfahrzeugen auf den dafür vorgesehenen Güterwagen realistisch.

[0038] Darüber hinaus können die erfindungsgemäßen Drehgestelle in Eisenbahnreisewagen verwendet werden. Da das Brutto-Gewicht der Eisenbahnreisewagen beachtlich unter dem Bruttogewicht der Güterwagen liegt und max. 72 Tonnen beträgt, (© Railway Library 2009 http://rwlib.narod.ru/e_book_vagony6.htm), so beträgt auch die Belastung der Schiene durch den Radsatz beim Eisenbahn-reisewagen max. 18 Tonnen. Der Ersatz von zweiachsigen Drehgestellen durch die erfindungsgemäßen vierachsigen Drehgestelle führt zu einer Verminderung der Belastung der Radsätze und dementsprechend zu einer Belastungsverminderung der Schiene durch den Radsatz bis auf 11 Tonnen. Dieser Wert liegt unter der angenommenen Begrenzung hinsichtlich der maximalen Belastung der Schiene durch den Radsatz von 13 Tonnen.

[0039] Hier kann auch ein Beispiel für den Einsatz des erfindungsgemäßen vierachsigen Drehgestells angeführt werden. Ein achtachsiger Eisenbahn-Flachwagen mit einer Belastbarkeit von 60 Tonnen und mit den erfindungsgemäßen vierachsigen Drehgestellen fährt problemlos auf Eisenbahnen verschiedener Länder in Südostasien mit der Spurweite von 1435 mm, dann auf Eisenbahnen der GUS-Staaten mit der Spurweite von 1520 mm und nachher wieder auf Eisenbahnen der europäischen Länder mit der Spurweite von 1435 mm. Innerhalb des ganzen Fahrwegs des Flachwagens bedarf es keiner Arbeiten, die mit dem Umsprung auf die jeweilige Spurweite zusammenhängen.

[0040] Somit ermöglicht die Anwendung des erfindungsgemäßen vierachsigen Drehgestells mit dem gemeinsamen Rahmen, mit dem alle vier Radsätze verbunden sind und dessen erster und vierter Radsatz Räder mit erweiterter horizontaler Kontaktfläche zwischen dem Rad und der Schiene und dessen zweiter und dritter Radsatz Räder mit erweitertem Spurkranz aufweisen, dieselben Eisenbahnwagen mit denselben Drehgestellen in Eisenbahnspuren mit verschiedener Spurweite zu benutzen. Dadurch ist es möglich, jegliche Arbeiten zur Anpassung der Fahrzeuge an die jeweilige Spurweite in den Umsprungsstationen zu vermeiden.

Ansprüche

1. Vierachsiges Drehgestell mit vier Radsätzen, deren Räder (1 bis 4) eine horizontale Kontaktfläche zwischen einem Rad und einer Schiene und einen Spurkranz aufweisen, wobei es einen gemeinsamen Rahmen (5) aufweist, der mit allen vier Radsätzen verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Räder (1 und 4) des ersten und des vierten Radsatzes eine erweiterte horizontale Kontaktfläche zwischen dem Rad und einer Schiene (a1) und die Räder (2 und 3) des zweiten und des dritten Radsatzes einen erweiterten Spurkranz und eine zusätzliche horizontale Kontaktfläche zwischen dem Rad und einer Schiene (b1) aufweisen.

Claims

1. A four-axle bogie with four wheel sets, the wheels (1 through 4) of which have a horizontal contact face between a wheel and a rail and a wheel flange, wherein it has a common frame (5), which is connected to all four wheel sets, characterized in that the wheels (1 and 4) of the first and fourth wheel sets have a broadened horizontal contact face between the wheel and a rail (a1), and the wheels (2 and 3) of the second and third wheel sets have a broadened wheel flange and an additional horizontal contact face between the wheel and a rail (b1).

Revendications

1. Bogie à quatre essieux ayant quatre ensembles de roues dont les roues (1 jusqu'à 4) présentent une surface de contact horizontale entre une roue, un rail et un boudin comprenant un cadre (5) lié à tous les quatre ensembles de roues,
caractérisé de sorte que
les roues (1 et 4) du premier et du quatrième ensemble de roues présentent une surface de contact élargie entre une roue et un rail (a1), tandis que les roues (2 et 3) du deuxième et du troisième ensemble de roues comportent un boudi élargi ainsi qu'une surface de contact horizontale supplémentaire entre une roue et un rail (b1).

Zeichnung