DE102011004800A1

DE102011004800A1 - Wagenkasten mit einem Kopf-Formteil aus Kunststoff

Info

Publication number: DE102011004800A1
Application number: DE102011004800A
Authority: DE
Inventors: Thomas Nickl; Tilo Springsguth
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2011-02-25
Filing date: 2011-02-25
Publication date: 2012-08-30
Also published as: EP2655157A1; WO2012113593A1; EP2655157B1; ES2641617T3; PL2655157T3

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wagenkasten (1) für ein Schienenfahrzeug, mit einem Kopf-Formteil (2) aus einem Kunststoffwerkstoff und wenigstens einem Stoßenergieverzehrelement (4) im Bereich des Kopf-Formteils (2), wobei das wenigstens eine Stoßenergieverzehrelement (4) unmittelbar auf dem Kopf-Formteil (2) abgestützt ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wagenkasten für ein Schienenfahrzeug, mit einem Kopf-Formteil aus einem Kunststoffwerkstoff und wenigstens einem Stoßenergieverzehrelement im Bereich des Kopf-Formteils.
Im Hinblick auf das Crash-Verhalten von Schienenfahrzeugen ist die aktuelle Norm EN 15227 zu erfüllen. Danach sind Stoßenergieverzehrelemente zu verbauen, die an einer ausreichend stabilen Fahrzeugtragstruktur anzubauen sind. Aus der erwähnten Norm gehen dabei für verschieden Fahrzeugtypen, wie Hochgeschwindigkeitszüge und Nahverkehrszüge, Mindestkräfte hervor, die von den eingesetzten Stoßenergieverzehrelementen aufzunehmen sind.
Bisher werden Stoßenergieverzehrelemente immer an einer typischer Weise metallenen Fahrzeugtragstruktur angebaut, und zwar regelmäßig an den jeweiligen Fahrzeugenden. Diese sind dann mit einem oder mehreren vergleichsweise einfach austauschbaren Stoßenergieverzehrelementen, die auch „Crash-Absorber” genannt werden, versehen.
Die Stoßenergieverzehrelemente dienen im Fall eines Zusammenstoßes mit einem Hindernis, bei dem es sich beispielsweise um ein anderes Schienenfahrzeug oder einen anderen Aufprallgegner handeln kann, zur definierten Aufnahme von Stoßenergie durch definierte Verformung oder Zerstörung. Nach einem Aufprall können die Stoßenergieverzehrelemente einfach getauscht werden, wobei die dahinter liegende Fahrzeugstruktur vor größeren Beschädigungen geschützt wurde. In dieser Weise bleibt ein Überlebensraum für Passagiere und Fahrzeugführer des Schienenfahrzeugs gewährleistet.
Der unmittelbare Anbau der Stoßenergieverzehrelemente an eine feste Rohbaustruktur des Schienenfahrzeugs beruht darauf, dass dann auftretende Kräfte sehr einfach in das Untergestell des Schienenfahrzeugs, das weit überwiegend aus einem metallischen Werkstoff gefertigt ist, wie Aluminium oder Stahl, eingeleitet werden können.
Die unmittelbare Anbindung der Stoßenergieverzehrelemente an das Untergestell des Schienenfahrzeugs hat jedoch den Nachteil, daß dieses sehr weit nach oben gezogen werden muß, um eine sinnvolle Anbindefläche für die Stoßenergieverzehrelemente bereitzustellen, da speziell bei Niederflurschienenfahrzeugen unterhalb des Energieabsorbers Bauraum für die (meist klappbar ausgeführte) Frontkupplung freigehalten werden muß. Dadurch kommt es zu einer sehr großen Beanspruchung des Untergestelles und damit zu sehr schweren Bauteilen.
Wird das Verzehrelement im inneren Bereich des Kopf-Formteiles positioniert, so entsteht erheblicher Montageaufwand.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Wagenkasten für ein Schienenfahrzeug der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, daß auf eine besonders aufwendige Gestaltung des Untergestelles verzichtet werden kann.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das wenigstens eine Stoßenergieverzehrelement unmittelbar auf dem Kopf-Formteil abgestützt ist.
In diesem Falle werden die auf das Kopf-Formteil einwirkenden Kräfte sowohl auf das Untergestell als auch in die oberen Längsträger (Dachlängsträger) verteilt. Dadurch kann die vorhandene Tragfähigkeit des GFK-Formteils (Kopf) sehr gut ausgenutzt werden.
Weiterhin liegt der Befestigungsbereich der vorgesehenen Stoßenergieverzehrelemente in einem einfacher zugänglichen Bereich, so dass ein Erstmontageaufwand sowie auch ein Montageaufwand in dem Fall, wenn ein Stoßenergieverzehrelement auszutauschen ist, gegenüber dem Stand der Technik vermindert ist.
Das wenigstens eine Stoßenergieverzehrelement kann in das Kopf-Formteil integriert sein, wobei das Kopf-Formteil und das wenigstens eine Stoßenergieverzehrelement aus demselben Material bestehen. Hieraus ergibt sich eine kostengünstige Fertigung der Wagenkästen, da Freiformflächen aus glasfaserverstärktem Kunststoff deutlich einfacher herzustellen sind als entsprechende Metallstrukturen. Zudem ergibt sich eine deutliche Gewichtsersparnis gegenüber Metallstrukturen. Auch lässt sich bei kleineren Beschädigungen der Fahrzeugkopf aus glasfaserverstärktem Kunststoff kostengünstiger instand setzen.
Alternativ kann das wenigstens eine Stoßenergieverzehrelement an dem Kopf-Formteil mit Hilfe mechanischer Befestigungsmittel angebracht sein. Hier ergibt sich eine einfache Möglichkeit der Vormontage vorgesehener Stoßenergieverzehrelemente. Bei mechanischer Befestigung der Stoßenergieverzehrelemente an dem Kopf-Formteil kann als Werkstoff sowohl ein metallischer Werkstoff als auch Kunststoff, der typischer Weise glasfaserverstärkt sein wird, zum Einsatz kommen.
Das Kopf-Formteil kann von dem Bereich des wenigstens einen Stoßenergieverzehrelementes ausgehende Aussteifungen zur Einleitung von Kräften in ein Untergestell und obere Längsträger des Wagenkastens aufweisen. Die Aussteifungen gestatten es, einen Kraftfluss von dem wenigstens einen Stoßenergieverzehrelement aus sehr gut zwischen Untergestell und oberen Längsträgern zu beeinflussen.
Es ist darauf hinzuweisen, dass der hier vorgestellte Wagenkasten in erster Linie für Nahverkehrs-Schienenfahrzeuge zum Einsatz kommen kann, da hier niedrigere Kräfte durch definierte Verformung oder Zerstörung aufzunehmen sind. Ein Anwendung des Wagenkastens bei Fahrzeugen, die für höhere Geschwindigkeiten ausgelegt sind, liegt jedoch auch im Sinne dieser Erfindung.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines
Schienenfahrzeugkopfes nach dem Stand der Technik und
2 eine perspektivische Ansicht eines Schienenfahrzeugs mit an einem Kopf-Formteil abgestützten Stoßenergieverzehrelement.
In den 1 und 2 sind funktionsähnliche Bauelemente mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
1 zeigt eine bekannte Kopfstruktur eines Stahlwagenkastens 1, der endseitig mit einem angesetzten Kopf-Formteil 2 aus glasfaserverstärktem Kunststoff ausgestattet ist. Ein Untergestell 3 dient zur Abstützung eines Stoßenergieverzehrelementes 4, so dass im Crash-Fall auftretende Kräfte in das Untergestell 3 des Schienenfahrzeugs eingeleitet werden. Das Stoßenergieverzehrelement 4 ist von dem Kopf-Formteil 2 hinsichtlich der Übertragung etwaiger Kräfte vollständig entkoppelt. Die dargestellte Kopfstruktur findet sich bei der Straßenbahn ”Avenio”. Dieses Fahrzeug ist aus Stahl gefertigt, die Stoßverzehrelemente sind an der metallenen Fahrzeugstruktur direkt befestigt. Der GFK-Kopf (Kopf-Formteil) ist nichttragend ausgeführt, d. h. er dient nur als Verkleidung.
Bei der anhand von 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist das Stoßenergieverzehrelement 4 unmittelbar an das Kopf-Formteil 2 angebunden. Dabei kann das Stoßenergieverzehrelement 4 sowohl integraler Bestandteil des Kopf-Formteils 2 sein oder mit Hilfe geeigneter mechanischer Befestigungsmittel an dem Kopf-Formteil 2 angebracht sein.
Wenn das Stoßenergieverzehrelement 4 eine integrale Einheit mit dem Kopf-Formteil 2 bildet, bestehen beide Bauelemente aus demselben Material, nämlich glasfaserverstärktem Kunststoff. Bei mechanischer Anbindung des Stoßenergieverzehrelementes 4 an das Kopf-Formteil 2 bestehen Wahlmöglichkeiten hinsichtlich des Materials für das Stoßenergieverzehrelement 4, das dann beispielsweise aus Metall oder Kunststoff hergestellt sein kann.
Das Kopf-Formteil weist von dem Bereich des wenigstens einen Stoßenergieverzehrelementes 4 ausgehende Aussteifungen auf. Die Aussteifungen sind quer zur Fahrtrichtung angeordnet und dienen dazu, die Durchbiegung der Anbindefläche für die Absorber zu verringern. Desweiteren wird eine gute Kraftweiterleitung an die senkrecht stehenden Säulen erzielt.
Die vorgesehenen Aussteifungen sind derart ausgebildet, dass Kräfte in einem gewünschten Verhältnis in das Untergestell 3 und obere Längsträger 5 des Wagenkastens 1 einleitbar sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

Norm EN 15227 [0002]

Claims

Wagenkasten (1) für ein Schienenfahrzeug, mit einem Kopf-Formteil (2) aus einem Kunststoffwerkstoff und wenigstens einem Stoßenergieverzehrelement (4) im Bereich des Kopf-Formteils (2), dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Stoßenergieverzehrelement (4) unmittelbar auf dem Kopf-Formteil (2) abgestützt ist.
Wagenkasten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Stoßenergieverzehrelement (4) in das Kopf-Formteil (2) integriert ist, wobei das Kopf-Formteil (2) und das wenigstens eine Stoßenergieverzehrelement (4) aus demselben Material bestehen.
Wagenkasten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Stoßenergieverzehrelement (4) an dem Kopf-Formteil (2) mit Hilfe mechanischer Befestigungsmittel angebracht ist.
Wagenkasten nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Stoßenergieverzehrelement (4) aus einem metallischen Werkstoff hergestellt ist.
Wagenkasten nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Stoßenergieverzehrelement (4) aus einem Kunststoffwerkstoff hergestellt ist.
Wagenkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffwerkstoff faserverstärkt ist.
Wagenkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopf-Formteil (2) von dem Bereich des wenigstens einen Stoßenergieverzehrelementes (4) ausgehende Aussteifungen zur Einleitung von Kräften in ein Untergestell (3) und obere Längsträger (5) des Wagenkastens (1) aufweist.