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Die Erfindung betrifft ein Zweiwegefahrzeug für einen Schienenbetrieb auf Schienen und für einen Straßenbetrieb auf Verkehrsfläche.
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Zweiwegefahrzeuge können sowohl über normale Straßenverkehrsflächen auf eigener Achse fahren, als auch auf Schienen sich bewegen. Neben dem Einsatzzweck für Unterhaltsarbeiten und Bauarbeiten an Gleiskörpern kommen Zweiwegefahrzeuge in Industriegeländen mit Gleisanschluss zum Einsatz, um einzelne Güterwaggons bis hin zu ganzen Zügen auf den Gleisanlagen des Werksgeländes bewegen zu können. Hierbei ist die Eigenschaft, sich auch über eigene Achse auf Verkehrsflächen bewegen und dadurch zwischen verschiedenen Punkten der Gleisanlagen versetzt werden zu können, besonders wichtig, da die Gleisanlagen eines Werksgeländes im Regelfall nicht so umfangreich mit Weichen und Gleisverbindungen ausgelegt sind, dass ein Rangieren allein mit schienengeführten Fahrzeugen in jedem Fall möglich wäre.
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Als Zweiwegefahrzeuge sind Lastkraftwagen bekannt, die vor der Vorderachse sowie hinter der Hinterachse jeweils eine zusätzliche, absenkbare Spurkranzachse als Spurführungsmittel, insbesondere mit Spurkranzrollen aufweisen. Im Straßenbetrieb wird der Lastkraftwagen mit angehobenen Spurkranzrollen bewegt und für den Schienenbetrieb wird der Lastkraftwagen in einem geeigneten Bereich auf die Gleise gefahren, die Spurkranzrollen werden abgesenkt sowie die Lenkung der gelenkten Achse in Mittellage festgelegt. Der Antrieb auf dem Gleis erfolgt dabei durch die angetriebenen und gummibereiften Räder des Lastkraftwagens.
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Nachteilig an diesem Stand der Technik ist, dass ein vollständiger Lastwagen benötigt wird mit den entsprechenden Kosten, der aufgrund seiner Umrüstung nur sehr eingeschränkt für sonstige Zwecke einsetzbar ist. Weiterhin weist diese Art von Fahrzeugen eine erhebliche Größe auf und erfordert daher auch die entsprechenden Abstellflächen im Bereich des Werksgeländes.
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Ebenfalls bekannt sind spezielle Rangiergeräte mit vier Rädern, die jeweils einzeln als Drehschemellenkung gedreht werden können, um quer aus dem Gleis sowie auf Verkehrsflächen zu fahren. Ein weiteres, neueres Konzept ist ein Fahrzeug mit zwei gummibereiften Starrachsen, deren Räder nicht gelenkt werden können, wobei der Achsenabstand der Spurweite entspricht. Ein Lenken auf Verkehrsflächen erfolgt dann durch einen Einzelradantrieb mit voneinander differenzierenden Drehzahlen bis hin zu einem Drehen auf der Stelle, indem die Räder der einen Seite mit abweichenden Drehzahlen oder gar entgegengesetzt angetrieben werden zu denen der anderen Seite.
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Nachteilig an diesem Stand der Technik ist, dass für eine hohe Zugkraft auf der Schiene möglichst viele Anpressflächen und insgesamt ein hohes Reibungsgewicht, folglich bevorzugt mehrere Achsen benötigt werden. Bei einer Fahrt auf normalen Verkehrsflächen behindern jedoch die zusätzlichen Achsen die Lenkfähigkeit. Bei einem sehr hohen Gesamtgewicht und somit hohen Reibungsgewicht entsteht bei Fahrt auf Verkehrsflächen ein großer Verschleiß der Räder, insbesondere einer Gummiauflage.
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Bekannt sind auch Zweiwegefahrzeuge die batterie-elektrisch angetrieben werden und eine Traktionsbatterie aufweisen. Jedoch können sich bei diesen Fahrzeugen Probleme ergeben, wenn eine größere Antriebsleistung bzw. Zugkraft auf dem Gleis zur Verfügung gestellt werden soll, da dann eine entsprechend große Traktionsbatterie untergebracht werden muss. Insbesondere kann dies einen längeren Radstand erforderlich machen, der für die zuvor beschriebene Art der Lenkung durch unterschiedliche Raddrehzahlen auf beiden Seiten der jeweiligen Achsen nachteilig ist und zu erhöhten Verschleiß führt. Ein elektrischer Antrieb ist jedoch oftmals wünschenswert, um auch innerhalb von Hallen Waggons auf Gleisen verschieben zu können und um die mit Verbrennungsmotoren verbundenen Abgase zu vermeiden.
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Aus der
DE 297 23 673 U1 ist eine zweirichtungsfahrbahre Universal-Zugmaschine für die Schienenfahrt sowie für die Befahrung von Straßen bekannt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Zweiwegefahrzeug, das auf Verkehrsflächen fahren kann sowie auf Schienen als Zugfahrzeug einsetzbar ist, zur Verfügung zu stellen, das eine hohe Zugkraft auf Schienen aufbringt.
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Diese Aufgabe wird durch ein Zweiwegefahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei einem Zweiwegefahrzeug für einen Schienenbetrieb auf Schienen und für einen Straßenbetrieb auf Verkehrsfläche, das Zweiwegefahrzeug aus zwei Teilfahrzeugen, die über ein Knickgelenk verbunden sind, aufgebaut ist und jedes Teilfahrzeug mindestens zwei Achsen aufweist, die bis auf eine Straßenachse für den Straßenbetrieb anhebbar sind, wobei das Zweiwegefahrzeug im Straßenbetrieb durch das Knickgelenk gelenkt wird.
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Auch bei einem insgesamt sehr hohen Fahrzeuggewicht kann ein Lenken verschleißarm erfolgen, auch wenn die Räder nicht eingeschlagen werden können. Die weiteren Achsen, die beim Schienenbetrieb vorteilhaft für das Erzeugen einer großen Zugkraft sind, wirken sich beim Straßenbetrieb nicht hinderlich aus. Da es zu keiner Querbewegung der Räder bei Kurvenfahrt kommt, kann trotz hohem Gesamtgewicht und entsprechend vorteilhaft großem Reibungsgewicht im Schienenbetrieb die Fahrbahnoberfläche von Verkehrsflächen im Straßenbetrieb geschont werden. Durch die Knicklenkung ergeben sich ein vorteilhaft kleiner Wendekreis und eine hohe Wendigkeit des Zweiwegefahrzeugs im Straßenbetrieb. Dennoch kann eine größere Anzahl von Achsen untergebracht werden und es ergibt sich ein insgesamt kompaktes Zweiwegefahrzeug. In einer günstigen Ausführungsform weist dabei jedes Teilfahrzeug zwei Achsen auf, die Gewichtskraft im Schienenbetrieb auf die Schiene abstützen. Es sind jedoch auch Zweiwegefahrzeuge denkbar, bei denen ein oder beide Teilfahrzeuge eine größere Anzahl von Achsen als zwei aufweisen, die Gewichtskraft im Schienenbetrieb auf die Schiene abstützen. Dabei ist es denkbar, dass die Achsenanzahl der beiden Teilfahrzeuge sich auch unterscheidet. Als Achse ist dabei die jeweils beidseitige Montage eines Rades anzusehen, unabhängig, ob zwischen den Rädern ein starrer Achskörper als Verbindung vorhanden ist, oder jeweils eine Montage direkt an einem Fahrzeugrahmen erfolgt. Bei den genannten Zweiwegefahrzeugen sind die Räder üblicherweise nicht gefedert und ist die Montage der Räder insofern starr, als kein Lenkeinschlag für eine Kurvenfahrt im Straßenbetrieb vorgenommen werden kann. Dabei weisen die Räder der Achsen im Regelfall Gummiauflagen auf und sind einzeln angetrieben, bevorzugt durch Elektromotoren. Es ist jedoch auch ein alternativer Antrieb denkbar, beispielsweise durch Hydraulikmotoren.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung können die Räder der Straßenachse mindestens eines Teilfahrzeugs mit unabhängiger Drehzahl angetrieben werden und erfolgt eine Lenkung des Zweiwegefahrzeugs im Straßenbetrieb durch Antreiben der Räder mit unterschiedlichen Drehzahlen.
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Dadurch ist ein besonders einfacher Aufbau möglich, da das Knickgelenk nicht aktiv gesteuert werden muss. Insbesondere, wenn das vorauslaufende Teilfahrzeug mit unterschiedlichen Drehzahlen gesteuert wird, folgt das zweite Teilfahrzeug selbstständig den vorgegebenen Weg. Auch bei einem aktiv gesteuerten Knickgelenk wird die Kurvenfahrt durch unterschiedliche Raddrehzahlen unterstützt und es werden kleine Wendekreis erreicht.
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Vorteilhaft können die Räder der Straßenachse beider Teilfahrzeuge mit unabhängiger Drehzahl angetrieben werden und erfolgt eine Lenkung des Zweiwegefahrzeugs im Straßenbetrieb durch Antreiben der Räder mit unterschiedlichen Drehzahlen.
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Wenn bei beiden Teilfahrzeuge durch unterschiedliche Raddrehzahlen aktiv gelenkt werden, können besonders kleine Kurvenradien und Wendekreise im Straßenbetrieb erreicht werden.
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Die zweite Achse oder eventuell die weiteren Achsen jedes Teilfahrzeugs können durch eine Hubvorrichtung, insbesondere eine elektrische oder hydraulisch Hubvorrichtung, angehoben werden.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung werden die zweite Achse bzw. die eventuell weiteren Achsen jedes Teilfahrzeugs durch eine Hubvorrichtung angehoben, die die beiden Teilfahrzeuge im Knickgelenk um eine Querachse zueinander neigt.
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Dadurch wird ein vereinfachter Aufbau des Zweiwegefahrzeugs ermöglicht, da die jeweils äußere, dem Knickgelenk abgewandte Achse bzw. dort angebrachte weitere Achsen um die innere Achse drehend, folglich die Straßenachse, nach oben geschwungen werden, bis das Zweiwegefahrzeug nur noch auf den beiden Straßenachsen der Teilfahrzeuge aufsteht.
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Vorteilhaft wird bei Schienenbetrieb durch die Hubvorrichtung der Achsdruck der zweiten Achse bzw. der weiteren Achsen sowie der Straßenachse geregelt.
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Durch die Regelung des Anpressdrucks der weiteren Achsen kann die Verteilung des Gewichts des Teilfahrzeugs zwischen Straßenachse und weiteren Achsen geregelt werden.
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Es können bei jedem Teilfahrzeug vor der dem Knickgelenk abgewandte Achse Spurführungsmittel, insbesondere zusätzliche Spurkranzrollen angeordnet sein.
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In einer Weiterbildung der Erfindung sind bei jedem Teilfahrzeug die dem Knickgelenk abgewandte Achse oder, soweit vorhanden, weitere Achsen als Schienenachse ausgebildet, deren Räder einen Spurkranz aufweisen und als Spurführungsmittel dienen.
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Bei Zweiwegefahrzeug nach dem Stand der Technik sind als Lösungen für Spurführungsmittel im Schienenbetrieb zusätzliche Spurkranzrollen bekannt, die im Schienenbetrieb auf das Gleis abgesenkt werden. Diese werden im Regelfall nahe an den Rädern der Achsen angeordnet, die im Gleis geführt werden sollen. Diese Funktion kann mit der Funktion der zweiten Achse, zusätzliches Reibungsgewicht aufzubringen bzw. das Reibungsgewicht auf weitere Achsen zu verteilen, zusammengeführt werden, wenn diese zweite Achse jedes Teilfahrzeugs oder eines der Teilfahrzeuge als Schienenachse einen Spurkranz aufweist. Vorteilhaft wird dadurch die Komplexität des Gesamtfahrzeugs verringert. Es kann sich auch eine Zeitersparnis beim Aufgleisen für den Schienenbetrieb ergeben. Es können die Funktionen eines Antriebsrades und der Schienenführung in einem Bauteil ausgeführt werden. Ermöglicht wird dies, wenn die jeweils äußere, dem Knickgelenk abgewandte Achse bzw. dort angebrachte weitere Achsen angehoben werden können, bis zumindest das zugehörige Teilfahrzeug oder beide Teilfahrzeuge des Zweiwegefahrzeugs nur noch auf der Straßenachse aufstehen. Eine solche Ausführung einer weiteren Achse als Schienenachse kann auch vorgenommen werden, wenn mehrere weitere Achsen neben der Straßenachse bei einem Teilfahrzeug vorhanden sind. Durch eine solche Schienenachse mit einem Spurkranz ergibt sich ein besseres Kurvenverhalten bei Schienenfahrt und insbesondere ergeben sich höhere Traktionskräfte, da keinerlei Gewicht über Spurkranzrollen, die nicht angetrieben werden und allein der Führung dienen, abgestützt werden muss und als Reibungsgewicht somit verloren geht.
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Bei Schienenbetrieb kann das Knickgelenk für Lenkbewegungen verriegelt werden.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Energieversorgung jedes Teilfahrzeugs durch jeweils eine elektrische Traktionsbatterie, insbesondere eine auswechselbare elektrische Traktionsbatterie.
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Da in vielen Industrie- und Werksgeländen auch Flurförderzeuge, insbesondere Gabelstapler, zum Einsatz kommen, die elektrisch angetrieben sind, besteht somit die Möglichkeit, die bereits vorhandenen Einrichtungen zum Wiederaufladen solcher Traktionsbatterie zu nutzen. Eine Traktionsbatterie weist gleichzeitig ein erhebliches Gewicht auf, das als Reibungsgewicht für das Zweiwegefahrzeug im Schienenbetrieb zur Verfügung steht. Wenn jedes Teilfahrzeug eine Traktionsbatterie aufweist, wird damit bereits ein erhebliches Reibungsgewicht und zugleich eine leistungsfähige Energieversorgung erreicht.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierbei zeigt
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1 in Seitenansicht ein erfindungsgemäßes Zweiwegefahrzeug,
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2 das Zweiwegefahrzeug der 1 von oben,
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3 eine Detailansicht auf ein Rad der als Schienenachse ausgeführten zweiten Achse auf der Schiene und
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4 eine Detailansicht auf ein Rad der zweiten Achse mit einer zusätzlichen Spurkranzrolle auf der Schiene.
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Die 1 zeigt in Seitenansicht ein erfindungsgemäßes Zweiwegefahrzeug 1 mit einem ersten Teilfahrzeug 2, das bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mit einer automatisierten Waggonkupplung 3 versehen ist und einem zweiten Teilfahrzeug 4, das demgegenüber einen einfachen Zughaken 10 aufweist. Das erste Teilfahrzeug 2 und das zweite Teilfahrzeug 4 sind über ein Knickgelenk 5 verbunden und in der 1 auf einer Schiene 6 stehend dargestellt. Das erste Teilfahrzeug 2 wie auch das zweite Teilfahrzeug 4 weisen jeweils innen und dem Knickgelenk 5 zugewandt eine Straßenachse 7 auf sowie eine dem Knickgelenk 5 abgewandte zweite Achse als weitere Achse 8. Im Schienenbetrieb steht das Zweiwegefahrzeug 1 mit den Straßenachsen 7 und den weiteren Achsen auf den Schienen 6 auf. Für die Führung in der Schiene können vor der weiteren Achse 8 hier nicht dargestellte zusätzliche Spurkranzrollen vorgesehen sein. Die weitere Achse 8 kann alternativ auch als eine Schienenachse 9 mit einen Spurkranz aufweisenden Rädern ausgeführt sein. Die weiteren Achsen 8 oder Schienenachsen 9 können durch eine nicht näher dargestellte Hubvorrichtung, wie durch die geraden Doppelpfeile angedeutet, linear angehoben werden, so dass das Zweiwegefahrzeug 1 für einen Straßenbetrieb nur noch auf den beiden Straßenachsen 7 aufsteht. In einer alternativen Ausführungsform können die weiteren Achsen 8 oder alternativen Schienenachsen 9, wie durch die gebogenen Doppelpfeile dargestellt, durch Verschwenken angehoben bzw. abgesenkt werden, beispielsweise durch eine Lagerung der Schienenachsen 9 an entsprechenden Schwingen oder durch zueinander Neigen der Teilfahrzeuge 2, 4 in dem Knickgelenk 5 um die inneren Straßenachsen 7 drehend nach oben geschwungen und angehoben werden.
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Die Teilfahrzeuge 2, 4 des Zweiwegefahrzeug 1 sind jeweils batterie-elektrisch angetrieben. Die Straßenachse 7 sowie die weiteren Achsen 8 oder alternativen Schienenachse 9 sind jeweils mit zwei Antriebsrädern versehen, die als nicht-lenkbare und angetriebene Räder ausgebildet sind. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bestehen die Achsen 7, 8, 9 aus Starrachsen mit einem elektrischen Einzelradantrieb für jedes Antriebsrad durch einen elektrischen Fahrmotor, wobei die Elektromotoren in einem Achsgehäuse angeordnet sind, an dem die Antriebsräder montiert sind. Im Schienenbetrieb erfolgt der Fahrantrieb durch den Antrieb aller Räder der weiteren Achsen 8 oder in der alternativen Ausführung Schienenachsen 9 und der Straßenachsen 7. Im Straßenbetrieb mit angehobenen weiteren Achsen 8 oder Schienenachsen 9 erfolgt der Fahrantrieb durch den Antrieb der vier Räder der beiden Straßenachsen 7 der Teilfahrzeuge 2, 4.
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Die 2 zeigt das Zweiwegefahrzeug 1 der 1 von oben auf einer Verkehrsfläche 11. Das ersten Teilfahrzeug 2 ist mit der automatisierten Waggonkupplung 3 versehen und mit dem zweiten Teilfahrzeug 4, das demgegenüber den einfachen Zughaken 10 aufweist, über das Knickgelenk 5 verbunden. Wie durch den Doppelpfeil angedeutet, können das erste Teilfahrzeug 2 und das zweite Teilfahrzeug 4 um das Knickgelenk 5 in Bezug auf eine senkrechte, vertikale Achse zueinander verdreht werden und dadurch kann eine Kurvenfahrt erfolgen. Dabei ist sowohl eine aktive Ansteuerung des Knickgelenks 5 durch ein Steuerelement, beispielsweise einen Hydraulikzylinder, denkbar, oder ein Antrieb der Antriebsräder der Straßenachse 7 eines oder beider der Teilfahrzeuge 2, 4 mit unterschiedlichen Raddrehzahlen auf den beiden Seiten möglich sowie auch eine Kombination dieser Verfahren, um eine Kurvenfahrt zu erreichen.
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Die 3 zeigt eine Detailansicht auf ein Rad 12 einer als Schienenachse 9 ausgebildeten weiteren Achse 8 eines der Teilfahrzeuge 2, 4 bei Blickrichtung auf das Knickgelenk 5. Das Rad 12 der Schienenachse 9 weist einen Spurkranz 14 auf, durch den auch die Straßenachse 7 des Zweiwegefahrzeugs in der 1 auf der Schiene 6 geführt wird, wenn die Beweglichkeit des Knickgelenkes 5 entsprechend eingeschränkt wird, insbesondere das Knickelenk 5 verriegelt wird. Vorteilhaft werden dadurch zusätzliche Spurführungsmittel eingespart und es ergibt sich ein einfacher Aufbau des Zweiwegefahrzeugs 1.
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Die 4 zeigt eine Detailansicht auf ein Rad 12 der zweiten Achse 8 mit einer zusätzlichen Spurkranzrolle 13 auf der Schiene 6 in einem alternativ möglichen Aufbau mit einer weiteren Achse 8 ohne Spurkranz und zusätzlichen den kleinen Spurkranzrollen 13 mit einem Spurkranz 14 als Spurführungsmitteln, die auf den dem Knickgelenk 5 abgewandten Seiten außen bei jedem Teilfahrzeug 2, 4 angeordnet sind und bevorzugt zusammen mit der weiteren Achse 8 angehoben und abgesenkt werden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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