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Die Erfindung betrifft einen Wagenkasten, insbesondere für ein Schienenfahrzeug, und ein Verfahren zum Zusammenbau eines Wagenkastens.
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Dächer für Schienenfahrzeuge werden beispielsweise aus Blechen oder Kunststoff, beispielsweise glasfaserverstärktem Kunststoff, hergestellt. Oftmals sind Dächer aus mehreren miteinander verklebten Einzelteilen zusammengefügt. Dadurch ergeben sich Probleme der Dichtigkeit mit zunehmendem Alter des Fahrzeugs, da Klebenähte unter Wasser stehen können und/oder Spritzwasser ausgesetzt sein können und daher potentielle Undichtigkeiten darstellen. Kleber sind oftmals hygroskopisch, wodurch das Problem der Wassereinwirkung noch verstärkt wird. Weiterhin sind Klebenähte im Dachbereich einer UV-Strahlung ausgesetzt, wodurch der Kleber auf Dauer beschädigt wird. Klebefugen müssen in der Fertigung mit besonderer Sorgfalt ausgeführt und geprüft werden und stellen nach Jahren im Betrieb Risikostellen dar. Aufwendige Wartungs- und Reparaturarbeiten werden dadurch verursacht. Eine Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, den Aufwand in der Fertigung wie Verfugung, UV-Schutz und Wasserdichtigkeitstest, sowie Risiken im Betrieb einer Dachstruktur mit Klebenähten zu reduzieren.
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Bei dem Aufbau von Wagenkästen in Differentialbauweise wird zunächst eine tragende Struktur beispielsweise aus einem Trägergerüst erstellt und Seitenteile und Dachteile durch Schweißverbindungen an dem tragenden Gerüst befestigt. Dabei kann eine Verkabelung an dem Dach und eine Montage von Dachgeräten erst nachträglich am vollständigen Rohbau durchgeführt werden. Der Wagenkastenrohbau in Form einer sogenannten „geschweißten Röhre“, aufweisend Boden, Seitenwände und Dach, muss also erst erstellt sein, bevor eine Montage von Dachgeräten und Verkabelung erfolgen kann. Diese Montageart erfordert Dacharbeitsstände, bei denen eine aufwendige Überprüfung und Überwachung der Arbeitssicherheit erforderlich ist. Zudem können Komponenten- und Verkabelungsprüfungen erst relativ spät durchgeführt werden, nämlich dann, wenn der gesamte Wagenkasten zusammengesetzt ist. Die Korrektur von Fehlern wird dadurch erschwert.
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Weiterhin ist es beim Verschweißen von Dachteilen am Wagenkastenrohbau nicht möglich, eine Vormontage elektrischer und anderer empfindlicher Komponenten vorzunehmen, da diese durch thermische Einwirkung beim Schweißen geschädigt werden können. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lösung für diese Probleme anzugeben.
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Die Erfindung gibt einen Wagenkasten, insbesondere für ein Schienenfahrzeug, an, aufweisend
- – ein Dach mit einem Rand,
- – ein Wandelement, aufweisend einen Wandbereich und einen von dem Wandbereich in Richtung Dach weisenden Schenkel,
wobei der Schenkel des Wandelements oberhalb des Daches angeordnet ist und den Rand des Daches oder einen Abschnitt des Randes überlappt.
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Unter einem Rand des Daches wird in dieser Erfindung ein zweidimensionaler, vorzugsweise flächiger, äußerer Bereich des Daches verstanden. Insbesondere ist der Rand ein Bereich, an den sich eine Wand des Wagenkastens anschließt. Unter einer Überlappung kann eine vollständige Überlappung eines definierten Randes oder eine teilweise Überlappung verstanden werden. Beispielsweise kann ein flächiger, hervorkragender Randbereich, der nachfolgend noch erläutert ist, vollständig oder teilweise von einem Schenkel überlappt werden.
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Ein Abschnitt des Randes erstreckt sich erfindungsgemäß in Verlaufsrichtung des Randes, also im Falle eines Seitenrandes des Daches in Wagenkastenlängsrichtung oder in Richtung der Wagenkastenlängsachse, im Falle eines Vorder- oder Rückrandes in einer Wagenkastenquerrichtung.
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Durch einen erfindungsgemäßen Wagenkasten wird im Bereich des Randes des Daches ein verbesserter Schutz erzielt, indem der Rand des Daches von dem Schenkel eines Wandelements ganz oder teilweise überdeckt wird. Insbesondere ist die Erfindung von Vorteil, wenn das Dach mit einer tragenden Struktur im Randbereich verfugt und/oder verklebt wird. Im Fall einer Verklebung wird durch den Überlapp des Wandelements auch eine UV-Beständigkeit erzielt, da eine Fuge aus Kleber am Seitenrand verdeckt wird. Durch die Überdeckung des Dachrandes wird eine Abdichtung des Daches zum Wagenkasten geschützt, sodass ein Eindringen von Wasser in den Innenraum, z.B. durch eine beschädigte Fuge, äußerst unwahrscheinlich wird und eine Dauerhaftigkeit der Dichtung erreicht wird.
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Das Wandelement kann ein Seitenwandelement, ein Vorderwandelement oder ein Rückwandelement sein. Bevorzugt ist ein Seitenwandelement. Der Wagenkasten kann mehrere Wandelemente aufweisen, die aus den vorangehend Aufgezählten ausgewählt sein können. Der Wandbereich ist von oben nach unten (bzw. umgekehrt) verlaufend und stellt somit einen Seitenwandbereich, einen Vorderwandbereich oder einen Rückwandbereich dar. Der Schenkel des Wandelements weist in Richtung Dach, anders ausgedrückt weist der Schenkel nach innen in Richtung Dachmitte. Der Winkel zwischen Wandbereich und Schenkel kann rechtwinklig oder im Wesentlichen rechtwinklig sein.
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Eine Wand, z.B. Seitenwand, Vorderwand, Rückwand, kann jeweils aus mehreren Wandelementen gebildet sein.
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Der Rand des Daches kann ein Seitenrand, ein Vorderrand oder ein rückseitiger Rand sein. Wenn das Wandelement ein Seitenwandelement ist, wird von dem Schenkel ein Seitenrand des Daches oder ein Abschnitt des Seitenrandes überdeckt. Wenn das Wandelement ein Vorderwandelement ist, wird von dem Schenkel ein Vorderrand oder ein Abschnitt des Vorderrandes des Daches überdeckt. Wenn das Wandelement ein Rückwandelement ist, wird von dem Schenkel ein rückseitiger Rand des Daches oder ein Abschnitt davon überdeckt.
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In einer speziellen Ausführungsform der Erfindung ist die Dachfläche gänzlich kaltfugenlos, insbesondere frei von Klebefugen. Ein solches Dach kann aber Schweißfugen (Warmfugen) aufweisen. Kaltfugen sind allenfalls dort zu finden, wo das Dach mit einer tragenden Struktur verbunden ist. Durch eine kaltfugenlose Dachfläche werden Fertigungsarbeiten vermieden, insbesondere an schwer zugänglichen Stellen. Durch die Ausführung mit kaltfugenloser Dachfläche ist keine Wasserdichtigkeitsprüfung mehr notwendig. Durch das Fehlen von Kaltfugen im von außen zugänglichen Dachbereich wird die Sicherheit gegen Undichtigkeiten erhöht. Damit entfallen Kontrollen bei Wartungsterminen und das Risiko für nachträgliche Reparaturarbeiten. Es sind keine Kaltfugen vorhanden, die bei Regen feucht werden könnten oder durch UV-Strahlung beeinträchtigt werden könnten. Ferner ist es möglich, einen Dichtigkeitstest bereits vor Einbau des Daches oder vor Zusammenfügen des Daches mit anderen Komponenten durchzuführen.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Dach wannenförmig. Der Begriff „wannenförmig“ bedeutet erfindungsgemäß, dass zumindest zwei gegenüberliegende Ränder des Daches im Vergleich zu einem dazwischenliegenden Dachbereich nach oben ausgeformt oder nach oben versetzt sind, z.B. zwei Seitenränder oder ein Vorderrand und ein Hinterrand. Vorzugsweise sind die Seitenränder und der Vorderrand und der Hinterrand nach oben ausgeformt oder nach oben versetzt, sodass das Dach die Form einer allseitig geschlossenen Dachwanne hat. Durch die Wannenform des Daches wird eine verbesserte Wasserabführung erzielt. Nach oben gezogene Randbereiche weisen eine relativ kleine Fläche auf, sodass sich dort nur wenig Wasser sammeln kann. Wasser wird in den vertieften Bereich der Wanne geleitet und kann von dort durch Abflüsse entfernt werden. Ferner wird durch die Wannenform vermieden, dass Wasser über die Seitenwände des Wagenkastens abfließt.
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In einer Ausführungsform der Erfindung weist der Rand des Daches einen Kragen auf. Anders ausgedrückt kann der Rand des Daches kragenförmig ausgebildet bzw. auskragend gestaltet sein. Wenn das Dach wannenförmig ist, weist das Dach insbesondere einen Boden, Seitenwände und einen kragenförmigen Rand auf, der seitlich über Seitenwände der Wanne hervorsteht bzw. hervorkragt. Die Form eines solchen Randes ist analog zu einer Hutkrempe. Insbesondere ist ein auskragender Rand flach ausgestaltet. Ein auskragender Rand kann ferner horizontal oder geneigt ausgebildet sein. Ein auskragender Rand kann beispielsweise auf einem tragenden Element des Wagenkastens, beispielsweise auf einem oder mehreren Längs- und/oder Querträgern, aufliegen.
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In einer Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich der Rand des Daches bis zu dem Wandbereich oder bis annähernd zu dem Wandbereich. Dadurch wird eine besonders gute Überlappung des Schenkels des Wandelements erzielt, wodurch ein noch besserer Schutz des Randes gegen eindringendes Wasser oder UV-Strahlung erzielt wird.
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In einer Ausführungsform weist der Wagenkasten eine Dichtungsfuge zwischen dem Schenkel des Wandelements und dem Dach auf. Dadurch wird eine noch bessere Dichtigkeit und UV-Beständigkeit im Randbereich erzielt. Der Randbereich des Daches wird in dieser Ausführungsform nicht nur von dem Schenkel abgedeckt, sondern durch die Fuge wird der Randbereich gänzlich unzugänglich. Die Dichtungsfuge kann von einem Kleber gebildet sein und somit eine Kleberfuge sein. Eine Dichtungsfuge und ein Kleber bzw. eine Klebefuge können voneinander getrennt sein.
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In einer Ausführungsform der Erfindung weist der Wagenkasten einen Träger auf, der im Übergangsbereich von dem Wandbereich zu dem Dach angeordnet ist, wobei der Rand des Daches an dem Träger befestigt ist. Beispiele für einen Träger sind ein Längsträger oder ein Querträger. Im Falle eines Längsträgers ist der Wandbereich ein Seitenwandbereich. Im Falle eines Querträgers ist der Wandbereich ein Vorderwandbereich oder Rückwandbereich eines Wagenkastens. Insbesondere liegt der Rand des Daches auf dem Träger auf. Beispielsweise liegt ein flach ausgestalteter Rand auf einem Träger auf, der vorzugsweise ebenfalls eine flach ausgestaltete Oberfläche hat. Vorzugsweise ist der Rand des Daches mit dem Träger durch eine Kaltfügeverbindung, insbesondere eine Klebeverbindung, verbunden.
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In einer Ausführungsform weist der Wagenkasten eine Dichtungsfuge zwischen dem Rand des Daches und dem erwähnten Träger auf. Die Dichtungsfuge kann durch einen bereits erwähnten Kleber gebildet sein, durch welchen das Dach an dem Längsträger befestigt ist. In diesem Fall dient der Kleber der Befestigung und der Abdichtung. Ein Kleber und eine Dichtungsfuge können aber auch voneinander getrennt vorliegen.
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Das erwähnte Wandelement kann mittels einer Kaltfügeverbindung mit dem Dach und/oder weiteren Teilen des Wagenkastens, insbesondere einem Rohbau, verbunden sein. Bevorzugt ist eine Klebeverbindung.
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In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Schienenfahrzeug, insbesondere eine Straßenbahn, ein Straßenbahnmodul, einen Fern- oder Nahverkehrszug oder einen Wagon oder Triebwagen davon, aufweisend einen Wagenkasten wie vorangehend beschrieben.
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In noch einem Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Zusammenbau eines Wagenkastens, aufweisend
- – Anbringen zumindest einer Dachkomponente und/oder zumindest einer elektrischen Leitung an einem Dach zur Herstellung einer vormontierten Dacheinheit,
- – Aufkleben der vormontierten Dacheinheit auf eine tragende Struktur eines Wagenkastens.
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Dachkomponenten sind insbesondere Dachaufbauten wie z.B. Geräte (Klimaanlage, Bremswiderstand, Traktionsumrichter, Gelenkklemmkästen), elektrische Leitungen, oder Verbindungselemente (beispielsweise Stecker).
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Montage des Daches auf eine tragende Struktur, insbesondere einen Wagenkastenrohbau, durch Aufkleben. Dadurch sind die Vormontage von Dachaufbauten, die Vorverkabelung sowie die Prüfung einer Verkabelung möglich, bevor das Dach eingesetzt bzw. montiert wird. Dadurch ist es nicht mehr erforderlich, die Montage von Geräten und die Verkabelung erst am vollständigen Wagenkasten durchzuführen. Es wird eine Flexibilisierung und Vereinfachung der Fertigung des Wagenkastens erreicht. Die Fertigung wird auch dadurch vereinfacht, dass das Dach in einer ergonomisch besten Position für die Montage von Dachgeräten und/oder Kabeln fixiert werden kann. Weiterhin können bei der Prüfung identifizierte Fehler mit weniger Aufwand korrigiert werden, wenn die Prüfung an der vormontierten Dacheinheit erfolgt, bevor diese in einen Wagenkasten eingebaut wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann zur Fertigung eines vorangehend beschriebenen Wagenkastens eingesetzt werden. Es kann somit ein Wagenkasten mit den vorangehend beschriebenen Merkmalen, einzeln oder in Kombination, hergestellt werden.
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In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren als weiteren Schritt:
- – Anbringen eines Wandelements, aufweisend einen Wandbereich und einen von dem Wandbereich in Richtung Dach weisenden Schenkel, sodass der Schenkel oberhalb des Daches angeordnet ist und mit einem Rand des Daches überlappt.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen:
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1 eine Draufsicht auf einen Wagenkasten und das Dach eines Wagenkastens,
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2 einen Schnitt durch den oberen Teil eines Wagenkastens entlang der Linie A-A aus 1 und
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3 einen Schnitt durch den oberen Teil eines Wagenkastens entlang der Linie B-B aus 1.
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1 zeigt einen Wagenkasten 1 von oben und den Blick auf das Dach 2 mit den Seitenrändern 3, 4 und dem Vorderrand 5 und dem rückseitigen Rand 6. Abgebildet sind ferner Gelenkträger 7, 8.
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Die Ränder 3, 4 – und je nach Ausführungsform auch 5, 6 – bzw. Randbereiche sind von Schenkeln 24, 25 (und 48) von Wandelementen teilweise überdeckt, die in 2 und 3 näher gezeigt sind. Wie in 3 anhand des Randbereichs 5 ersichtlich wird, werden nicht zwingend alle Randbereiche, insbesondere Vorder- und Rückbereiche eines Wagens oder Moduls, jeweils mit Wandelementen ausgerüstet. Beispielsweise sind Randbereiche, in denen Wagen/Module mit einem anderen Wagen/Modul über einen Übergang und/oder ein Gelenk verbunden sind, üblicherweise nicht mit Seitenwandelementen versehen.
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Auf dem Dach in 1 sind Dachaufbauten 9, 10 angebracht, in denen beispielsweise elektrische Komponenten angeordnet sein können. Weiterhin zeigt 1 auf dem Dach befestigte Kabelkanäle 11, 12 und Durchbrüche 13 zum Anschluss oder zur Durchführung von Klimakanälen.
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Ein Abschnitt des Seitenrandes 3 oder 4 erstreckt sich in Verlaufsrichtung des Pfeiles P. Ein Abschnitt des Vorderrandes 5 oder Hinterrandes 6 erstreckt sich in Verlaufsrichtung des Pfeiles R.
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2 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie A-A aus 1, wobei der mittlere Teil des Wagenkastens, bei der Längsachse, nicht dargestellt ist, angedeutet durch Unterbrechungslinien mit Zacken. Dargestellt ist das wannenförmige Dach 2 mit den Rändern 3, 4, dem mittleren Bereich 15, auch bezeichnet als Wannenboden, und den Bereichen 16, 17, die im Wesentlichen senkrecht nach oben verlaufen und eine Begrenzung der Dachwanne bilden. Die Ränder 3, 4 sind als flächige Bereiche ausgestaltet und erstrecken sich im Wesentlichen horizontal, können aber auch geneigt ausgeführt werden. Der Bezugszeichenpfeil ist zwar an die äußere Kante gezeichnet, aber der gesamte Bereich des Daches 2 über den Trägern 32, 33 wird als Rand bezeichnet. Die Ränder 3, 4 sind mittels Klebefugen 30, 31 auf Längsträger 32, 33 aufgeklebt. Die Längsträger 32, 33 sowie die Längs-Klebefugen 30, 31 erstrecken sich über die gesamte Länge des Wagenkastens 1. Zusätzlich sind auch Klebenähte 52, 53 unterhalb des Wannenbodens 15, insbesondere unterhalb von Befestigungsschienen 54, 55 für die Dachgeräte 9, 10, vorgesehen.
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2 zeigt ferner zwei Wandelemente 20, 21, die jeweils einen Wandbereich 22, 23 und in Richtung Dach weisende, von den Wandbereichen abgewinkelte Schenkel 24, 25 aufweisen. Die Schenkel 24, 25 überlappen mit den Rändern 3, 4. Die Schenkel 24, 25 sind mittels der Klebenähte 26, 27 auf die Ränder 3, 4 aufgeklebt. Durch die überlappenden Schenkel 24, 25 sowie die Klebenähte 26, 27 sind die darunterliegenden Ränder 3, 4 der Dachwanne sowie die Klebenähte 30, 31 geschützt.
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In Längsrichtung des Wagenkastens, also in Richtung des Pfeiles P in 1, können mehrere Wandelemente 20 aneinander anschließen. Ebenso können mehrere Wandelemente 21 auf der anderen Seite des Wagenkastens in Richtung des Pfeiles P aneinander anschließen.
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Die Wandelemente 20, 21 werden auch als Außenbeplankung bezeichnet. Gezeigt ist lediglich der obere Teil eines Wagenkastens 1, d.h. der Rohbau 35, zu dem die Längsträger 32, 33 gehören, sowie die Wandelemente 20, 21 setzen sich nach unten fort.
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2 zeigt ferner den bereits in 1 dargestellten Dachaufbau 10 sowie die Kabelkanäle 11, 12.
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3 zeigt einen Schnitt durch die Linie B-B aus 1, wobei der mittlere Teil des Wagenkastens nicht dargestellt ist, angedeutet durch Unterbrechungslinien mit Zacken. Gezeigt sind der vordere Rand 5 und der hintere Rand 6 des wannenförmigen Daches 2. Dazwischen befindet sich die Dachfläche 15, die gänzlich fugenlos ist, wie auch in 2. Zwischen den Rändern 5, 6 und der Dachfläche 15 befinden sich die senkrechten Dachbereiche 36, 37. Durch die Dachfläche 15, die Wandbereiche 16, 17, 36, 37 sowie die flächigen Randbereiche 3, 4, 5, 6 wird eine allseitig geschlossene Dachwanne 2 gebildet.
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Die Randbereiche 5, 6 sind auf Querträgern 40, 41 mittels der Klebenähte 42, 43 befestigt bzw. auf die Längsträger aufgeklebt. Weitere Klebenähte 44, 45 sind zwischen der Dachfläche 15 und weiteren tragenden Elementen des Rohbaus 35 vorgesehen.
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Vorzugsweise ist das Wandelement der vorliegenden Erfindung ein Seitenwandelement. Möglich ist aber auch, ein Wandelement als ein Vorderwandelement oder ein Rückwandelement auszuführen, sofern der Übergangsbereich zwischen Wagen oder Modulen, insbesondere die Gelenkkonstruktion, die zulässt. Dementsprechend ist am hinteren Bereich des Wagenkastens 1 beispielhaft ein Rückwandelement 46 mit einem Wandbereich 47 und einem in Richtung Dach weisenden Schenkel 48 angebracht. In Querrichtung des Wagenkastens, also in Richtung des Pfeiles R in 1, können mehrere Wandelemente 46 aneinander anschließen. Der Schenkel 48 ist über eine Klebefuge 49 mit dem Rand 6 verbunden. Die Klebefuge 49 weist auch die Eigenschaften einer Dichtungsfuge auf, was auch bei allen anderen in Beispielen gezeigten Klebefugen der Fall ist. Prinzipiell ist es aber auch möglich, bei einer Verbindung von Bauteilen eine Klebefuge und eine Dichtungsfuge voneinander getrennt vorzusehen. Auf der Vorderseite des Wagenkastens 1, also auf Seite des Randes 5 des Daches 2, ist kein Vorderwandelement gezeigt. Analog und spiegelbildlich zu dem Rückwandelement 46 kann aber auch hier ein Vorderwandelement vorgesehen sein.
