DE102017102567A1 - Kopfmodul für Schienenfahrzeug - Google Patents

Kopfmodul für Schienenfahrzeug Download PDF

Info

Publication number
DE102017102567A1
DE102017102567A1 DE102017102567.7A DE102017102567A DE102017102567A1 DE 102017102567 A1 DE102017102567 A1 DE 102017102567A1 DE 102017102567 A DE102017102567 A DE 102017102567A DE 102017102567 A1 DE102017102567 A1 DE 102017102567A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
head module
crash
outer shell
ring anchor
carriage part
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102017102567.7A
Other languages
English (en)
Inventor
Yuanmu Zhong
Hengkui Li
Xiangang Song
Lu Jin
Bingsong WANG
Qinfeng Wang
Werner Hufenbach
Andreas Ulbricht
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CRRC Qingdao Sifang Co Ltd
CG Rail GmbH
Original Assignee
CRRC Qingdao Sifang Co Ltd
CG Rail GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CRRC Qingdao Sifang Co Ltd, CG Rail GmbH filed Critical CRRC Qingdao Sifang Co Ltd
Priority to DE102017102567.7A priority Critical patent/DE102017102567A1/de
Priority to PCT/EP2018/052643 priority patent/WO2018146014A1/de
Priority to ES18704489T priority patent/ES2876163T3/es
Priority to JP2019563675A priority patent/JP6982102B2/ja
Priority to EP18704489.6A priority patent/EP3580106B1/de
Priority to US16/484,069 priority patent/US11352027B2/en
Priority to CN201880009591.5A priority patent/CN110291000B/zh
Publication of DE102017102567A1 publication Critical patent/DE102017102567A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61DBODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D15/00Other railway vehicles, e.g. scaffold cars; Adaptations of vehicles for use on railways
    • B61D15/06Buffer cars; Arrangements or construction of railway vehicles for protecting them in case of collisions
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61DBODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D17/00Construction details of vehicle bodies
    • B61D17/005Construction details of vehicle bodies with bodies characterised by use of plastics materials
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61DBODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D17/00Construction details of vehicle bodies
    • B61D17/04Construction details of vehicle bodies with bodies of metal; with composite, e.g. metal and wood body structures
    • B61D17/043Construction details of vehicle bodies with bodies of metal; with composite, e.g. metal and wood body structures connections between superstructure sub-units
    • B61D17/045The sub-units being construction modules
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61DBODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D17/00Construction details of vehicle bodies
    • B61D17/04Construction details of vehicle bodies with bodies of metal; with composite, e.g. metal and wood body structures
    • B61D17/06End walls

Abstract

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Kopfmodul für ein Schienenfahrzeug, das geeignet ist, ohne zusätzliches Untergestell an der Stirnfläche eines nachfolgenden Wagenteils lösbar befestigt zu werden. Das Kopfmodul ist aus einer inneren und einer äußeren Schale aufgebaut und weist drei Systeme auf, die weitgehend unabhängig voneinander im Crash-Falle nacheinander oder zeitgleich die Stoßenergie in Verformung umwandeln.

Description

  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Konstruktion für ein Kopfmodul für ein Schienenfahrzeug, das geeignet ist, im Crash-Fall die auftretenden Lasten abzubauen und zu verteilen.
  • Insbesondere handelt es sich um ein Kopfmodul für Nahverkehrszüge, insbesondere U-Bahnen. Bei derartigen Zügen ist das Kopfmodul häufig in den Wagen integriert. Das Kopfmodul wird im Weiteren auch als Kabine bezeichnet, wobei es nicht zwangsweise ein eigenes Abteil bildet.
  • Im Interesse der Material- und Energieeffizienz hat sich in den letzten Jahren der Einsatz leichter Materialien und der Prinzipien des Leichtbaus im Schienenfahrzeugbau immer weiter durchgesetzt. Insbesondere die Verwendung von Faserverbundmaterialien nimmt immer mehr zu. Auch für die Gestaltung der Kopfmodule von Schienenfahrzeugen trifft dies zu.
  • Bekannte Konstruktionen sehen hier vor, vorgefertigte Module auf die Unterkonstruktion, die den gesamten Wagen ohne Unterbrechung durchzieht, aufzusetzen.
  • So ist Gegenstand der DE 197 25 905 ein Verbindungsverfahren eines vorgefertigten Kopfmoduls aus faserverstärktem Kunststoff (FKV) mit dem Untergestell und dem Wagenkastenmodul. Die Seitenwände des Kopfmoduls sind vorzugsweise als Sandwichstruktur aus FKV mit einem zwischenliegenden Kernmaterial gefertigt. Zum Einsatz kommen hier spezielle Verstärkungsprofile in den Fügebereichen des Kopfmoduls, die die Kraftübertragung zwischen Untergestell bzw. Wagenmodul und den FKV-Wänden des Kopfmoduls verbessern. Eine spezielle Gestaltung der Faserführung der FKV-Verstärkung ist nicht vorgesehen. Die Verstärkungsprofile sind in den Kern der FKV-Wände des Kopfmoduls integriert und wirken als Widerlager für die Bolzenverbindung zwischen FKV-Wänden des Kopfmoduls und Untergestell bzw. Wagenkastenmodul. Nachteilig ist hierbei, dass die Verstärkungsfasermaterial zwischen dem Verstärkungsprofil und dem Untergestell einer Druckbelastung ausgesetzt ist und so die Gefahr einer kriechbedingten Schädigung des FKV-Materials in diesem Bereich besteht.
  • In der DE 10 2014 204 761 A1 wird das Problem der Crashsicherheit, insbesondere der Frontscheibe, bei den Schienenfahrzeugköpfen behandelt. Es ist vorgesehen, dass der Rahmen der Frontscheibe ein Verformungselement aufweist, das Energie aufnehmen und durch seine Verformung abbauen kann. Dabei soll sich die Frontscheibe möglichst ohne Entstehung von Bruchstücken aus dem Rahmen bewegen. Realisiert wird dies in der DE 10 2014 204 761 A1 indem Sollbruchstellen im Rahmen der Frontscheibe oder in dessen Nähe vorgesehen sind. Die Sollbruchstellen werden durch die geometrische Ausführung, die Dimensionierung des Verformungselementes oder dessen Material erzeugt. Das Verformungselement soll in einer Ausführungsform teilweise oder vollständig um die Frontscheibe herum verlaufen. Der Rahmen kann auch von der Fahrzeughülle selbst gebildet werden.
  • Gegenstand der WO 2015/011193 A1 ist eine Energieverzehrvorrichtung für Schienenfahrzeuge. Zweck dieser Vorrichtung ist es, im Crash-Falle einen Teil der Stoßenergie aufzunehmen und in Materialverformung umzuwandeln. Dazu wird ein dreidimensional geformter Körper aus FKV genutzt. Dieser weist Schichten mit unidirektional ausgerichteten Fasern und Schichten mit ungerichtet (Wirrfasern) angeordneten Fasern auf. Der Energieverzehr wird insbesondere dadurch realisiert, dass ein Gegenelement in Längsrichtung auf das Energieverzehrelement trifft und dabei die Lage bzw. die Lagen mit Wirrfasern zerstört, insbesondere zerfasert. Die Anordnung der Fasern ohne Vorzugsrichtung gewährleistet dabei, dass die Stoßenergie beim Bruch der Fasern umgesetzt wird und nicht zu einer Delaminierung verschiedener Faserschichten führt.
  • In der WO 2010/029188 A1 wird ein selbstragender Fahrzeugkopf offenbart, der vorrangig aus Faserverbundmaterial aufgebaut ist. Der Fahrzeugkopf weist Strukturelemente auf, die dem Energieverzehr im Crashfalle dienen sowie sonstige Strukturelemente, die keine spezielle Funktion zum Energieabbau haben. Insbesondere sollen auch die energieverzehrenden Strukturelemente aus Faserverbundwerkstoff bestehen. Weiterhin ist vorgesehen, dass eine Reihe von energieabbauenden Strukturelementen nacheinander zum Energieverzehr beiträgt bzw. entsprechende Kräfte überträgt. Der Fahrzeugkopf weist eine Mittelpufferkupplung auf, die bauartbedingt vor der Front der Verkleidung des Fahrzeugkopfes liegt. Daher ist der Mittelpufferkupplung unmittelbar ein Energieverzehrelement nachgeordnet, dass auf die Mittelpufferkupplung ausgeübte Stöße absorbieren soll. Darüber hinaus sind parallel dazu zwei seitliche Energieverzehrelemente angeordnet, die als Aufkletterschutz wirken sollen. Des Weiteren weist die Brüstung unterhalb des Frontfensters mindestens ein, bevorzugt zwei Energieverzehrelemente auf. Von der Brüstung führen auf jeder Seite des Kopfteils zwei Stränge zur Energieübertragung in die Unterkonstruktion des Wagenteils. Darüber hinaus sind den beiden A-Säulen in Bewegungsrichtung zwei Energieverzehrelemente vorgelagert. Die A-Säulen sind dazu ausgestaltet, Bewegungsenergie in die Dachstruktur zu leiten und eventuell noch verbliebene Stoßenergie im Crash-Fall kontrolliert abzubauen. Dies ist notwendig, da konventionelle Wagenteilkonstruktionen keine im Dachbereich angeordneten Längsträger aufweisen, die Teile der Stoßenergie aufnehmen könnten. Nachteilig ist hierbei, dass eine auf die Brüstung ausgeübte Kraft in Verbindung mit den zwei seitlichen Strängen zur Energieübertragung zu einer Hebelwirkung auf die Dachkonstruktion führen kann, die diese in eine Bewegung, im Wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung des Fahrzeugs, versetzt. Dies kann die Fähigkeit der Dachkonstruktion, verbliebene Stoßenergie aufzunehmen zumindest reduzieren. Es liegt somit eine nachteilige Kopplung von Sicherheitssystemen vor.
  • Die genannten Lösungen sind für Züge geeignet, die einer Vielzahl unterschiedlicher Kollisionsgegner ausgesetzt sein können. Dementsprechend komplex sind die angewandten Lösungen. Es stellt sich somit die Aufgabe, ein System von Schutzvorrichtungen für ein Kopfmodul vorzuschlagen, das insbesondere für U-Bahnen und ähnliche Anwendungen, die auf getrennten Streckennetzen operieren und im Wesentlichen nur gleichartig aufgebauten Kollisionsgegner ausgesetzt sein können, geeignet sind. Insbesondere soll keine durchgehende Unterkonstruktion, die vom Wagenteil in das Kopfmodul reicht, notwendig sein.
  • Um diese Aufgabe zu erfüllen muss das Kopfmodul geeignet sein, den entsprechenden Wagenteilen voran gestellt werden zu können. Dazu sind die konstruktiven Merkmale dieser Wagenteile zu berücksichtigen.
  • Im vorliegenden Fall stellt sich die Unteraufgabe, das erfindungsgemäße Kopfmodul an ein Wagenteil montieren zu können, das sich durch entsprechende Schnittstellenbauteile auszeichnet. Dies sind insbesondere:
    • - zwei Längsträger des Untergestells, die sich an den Unterkanten des Wagenteils in Längsrichtung erstrecken und deren Stirnflächen zur Montage des Kopfmoduls geeignet sind,
    • - eine Untergestellstütze zur Fahrerkabine, die zwischen den beiden Längsträgern des Untergestells verläuft und in den Hauptquerträger mündet, der in dem Drehgestell des Wagenteils lagert. Der Hauptquerträger ist in den beiden Längsträgern des Untergestells widergelagert. Die Untergestellstütze zur Fahrerkabine und der Hauptquerträger sind vorzugsweise aus Stahl gefertigt.
    • - zwei Längsträger des Wagendaches, die sich an den Oberkanten des Wagenteils in Längsrichtung erstrecken und deren Stirnflächen zur Montage des Kopfmoduls geeignet sind.
  • Die Längsträger sind vorzugsweise aus Faserverbundwerkstoff gefertigt. Alle Schnittstellenbauteile weisen entsprechende Befestigungsmöglichkeiten für die korrespondierenden Bauteile der Kabine auf. Bevorzugt sind dies lösbare Befestigungen, ganz besonders bevorzugt Schraubverbindungen.
  • Das erfindungsgemäße Kopfmodul weist drei Systeme auf, die im Crash-Falle die Stoßenergie durch irreversible Verformung umwandeln. Diese Systeme sind weitgehend unabhängig voneinander aufgebaut und können so vorteilhaft nacheinander oder zeitgleich wirken, ohne dass die Crash-bedingte Zerstörung eines Systems das andere in seiner Wirksamkeit beeinträchtigen könnte. Die Systeme sind im Wesentlichen aus Faserverbundmaterial gefertigt.
  • Bei den drei Systemen handelt es sich um:
    1. 1. eine als Ringanker ausgeführte Versteifung im Dachbereich der Kabine, die Kräfte in die oberen Längsträger des nachfolgenden Wagenteils leitet,
    2. 2. eine Brüstungsverstärkung, die über seitlich der Kabine verlaufende UD-Gurte Stoßkräfte in die unteren Längsträger des nachfolgenden Wagenteils leitet (bei UD-Gurten handelt es sich um besonders mit unidirektional, in Richtung der Belastung verlaufenden Fasern verstärkte Bauteile oder verstärkte Bereiche in Bauteilen),
    3. 3. ein unteres Crash-Durchleitungselement, das mit einer Crash-Box ausgestattet ist und darüber hinaus die verbliebene Stoßenergie in die Untergestellstütze leitet.
  • Die drei Crash-Systeme leiten somit die verbliebenen Stoßkräfte in unterschiedliche Bauteile des nachfolgenden Wagenteils ein, die optional ihrerseits Energieverzehrelemente aufweisen.
  • Die Fahrerkabine ist vorzugsweise als zweischalige Konstruktion ausgebildet. Die äußere Schale ist mit den drei Systemen, die im Crash-Falle die Stoßenergie in Verformung umwandeln, verbunden. Die innere Schale kleidet den eigentlichen, von Menschen nutzbaren, Innenraum aus. Beide Schalen sind als Faserverbundstrukturen ausgebildet, die keine wesentlichen Beiträge zur Crash-Resistenz liefern. Die äußere Schale gewährleistet die notwendige Steifigkeit der Konstruktion, indem sie als mehrlagige Faserverbundstruktur, optional mit zwischen den Faserschichten liegenden Kernen, realisiert ist. In den Faserschichten können gelegte, gewickelte oder geflochtene Fasergebilde eingesetzt werden. Zur Verbesserung der Steifigkeit sind auch UD-Faserstränge (unidirektionale Faserstränge) möglich. Vorteilhaft ist, dass die A-Säulen der äußeren Kabine keine speziellen Verstärkungen für die Kraftübertragung im Crash-Falle aufweisen. Dies verhindert, dass im Crash-Fall eine nachteilige Kraftübertragung auf den Ringanker erfolgt bzw. diese zumindest begrenzt wird. Bevorzugt sind die A-Säulen der äußeren Kabine zur Durchführung elektrischer Leitungen ausgestaltet. Die äußere Kabinenschale wird vorzugsweise aus Fasergelegen aufgebaut, die anschließend mit einem Matrixwerkstoff getränkt und konsolidiert werden. Auch der Aufbau aus bereits mit Matrixwerkstoff getränkten Fasergelegen ist möglich. Eine Verbindung der äußeren mit der inneren Schale erfolgt bevorzugt im Bereich der Front- und Seitenscheibe. Hier sind die beiden Schalen miteinander verschraubt, verklebt oder in sonstiger Weise auch in Kombination von verschiedenen Verfahren verbunden. Die Frontscheibe ist vorzugsweise in der äußeren Schale eingeklebt. Vorzugsweise sind Sollbruchstellen vorgesehen, die gewährleisten, dass die Frontscheibe im Crash-Falle sich aus dem Rahmen löst und keine bzw. nur wenige Bruchstücke in den Innenraum gelangen. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Frontscheibe einen eigenen Rahmen auf, mit dem sie in der äußeren Schale befestigt ist. Auch hier sind Sollbruchstellen bevorzugt.
  • Der Ringanker weist eine U-Form auf, bei der die beiden Enden des Ringankers an den oberen Längsträgern des nachfolgenden Wagenteils befestigt sind. Die Stirnfläche des Ringankers (entspricht der unteren Krümmung der U-Form) ist an der Innenseite der oberen Stirnseite der äußeren Kabinenschale angeordnet. Der Ringanker ist bevorzugt als Faserverbundbauteil ausgeführt. Dabei werden für den Ringanker UD-Faserlagen, die über die gesamte Länge des Ringankers, von einem Befestigungspunkt an einem oberen Längsträger des nachfolgenden Wagenteils zum anderen Befestigungspunkt an dem anderen oberen Längsträger des nachfolgenden Wagenteils verlaufen, genutzt. Diese UD-Faserlagen können alternierend mit Faserlagen eingesetzt werden, die abweichende Faserorientierungen aufweisen können. Bevorzugt sind Lagen aus Faserhalbzeugen wie Geweben oder Gelegen. Insbesondere werden Faserlagen mit abweichenden Orientierungen bzw. Gewebe oder Geflechte genutzt, um die UD-Fasern vor dem Konsolidieren in ihrer Lage zu fixieren. Vorzugsweise wird der Ringanker gemeinsam mit der äußeren Kabinenschale gefertigt. Dabei wird ein Ringanker-Formteil, dass bereits die Faserverstärkungsstruktur des Ringankers aufweist, in die Form eingelegt, in der die äußere Kabinenschale gefertigt wird. Anschließend werden die Faserlagen des Ringankers und der äußeren Kabinenschale gemeinsam mit Matrixmaterial getränkt und dieses anschließend konsolidiert (das Matrixmaterial ausgehärtet). Es ist auch möglich, das Ringanker-Formteil bereits mit Matrixmaterial zu tränken und anschließend in die Form einzulegen bzw. auf eine Trägerkonstruktion aufzulegen, auf die dann die weiteren Faserlagen der äußeren Schale, ebenfalls als vorgetränkte Faserlagen (bspw. als Prepregs) aufgelegt werden. Auch hier wird anschließend konsolidiert.
  • Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, die äußere Kabinenschale und den Ringanker als unabhängige Bauteile zu fertigen und den konsolidierten Ringanker in die konsolidierte äußere Kabinenschale einzubringen und dort zu fixieren, vorzugsweise einzukleben.
  • Die Brüstungsverstärkung ist ebenfalls als faserverstärktes Bauteil ausgeführt. Sie ist unterhalb der Frontscheibe und oberhalb der Crash-Box des Kopfmoduls angeordnet. Sie zieht sich über die gesamte Breite der Front der Kabine unterhalb des Fensters und oberhalb der Crash-Box des unteren Crash-Durchleitungselementes. Optional kann die Brüstungsverstärkung mittig unterbrochen oder in geringerer Materialstärke ausgeführt sein. Seitlich verlaufen in der äußeren Schale der Kabine von den seitlichen Enden der Brüstungsverstärkung schräge UD-Gurte, die einen Teil der Crash-Energie in die unteren Längsträger des Wagenteils einleiten. Sowohl die Brüstungsverstärkung als auch die UD-Gurte sind aus faserverstärktem Material aufgebaut. Sie werden analog zur Vorgehensweise beim Ringanker als vorgefertigte Bauteile bei der Fertigung der inneren Kabinenschale mit eingelegt und konsolidiert. Auf diese Weise ist die Brüstungsverstärkung vollständig in die innere Schale integriert. Da entgegen der Lösung aus der WO 2010/029188 A1 die A-Säule der vorliegenden Konstruktion keine besondere Rolle im Crash-Fall spielt und insbesondere nicht verstärkt ist, kann ein Aufprall auf die Brüstungsverstärkung den Ringanker im Dachbereich nicht negativ beeinflussen, da die A-Säule keine größeren Kräfte in diese Richtung übertragen kann.
  • Das Kopfmodul weist eine flache Nase („flat nose“) auf. Kraftkomponenten in vertikaler Richtung, die ein Aufklettern verursachen, werden dadurch wirksam vermieden. Dieser Ansatz ist vorteilhaft da sich ausschließlich identische Zugeinheiten treffen können. Unterhalb der Brüstungsverstärkung und oberhalb der Mittelpufferkupplung ist eine Platte aus faserverstärktem Kunststoff angeordnet. Diese reicht im Wesentlichen über die gesamte Breite der Front der Kabine. Optional sind schmalere Ausführungen möglich. Im zentralen Teil der Platte ist diese an der Stelle verdickt, die vor der Crash-Box liegt. Die Platte bildet gemeinsam mit der Crash-Box und dem unteren Crash-Durchleitungselement ein Sicherheitssystem, das die hinter der Crash-Box noch auftretenden Kräfte in die Untergestellstütze des nachfolgenden Wagens ableitet. Im Kollisionsfall wird der verdickte Teil aus der Platte herausgebrochen (verzehrt dabei einen Teil der Energie) und die weitere Bewegung wird von der Crash-Box aufgenommen, die diese in Verformungsenergie umwandelt. Die Crash-Box weist einen aus dem Stand der Technik bekannten Aufbau auf. Insbesondere besteht sie vorzugsweise aus Metallschaum, der beim Crash unter Energieaufnahme zusammengedrückt wird.
  • Das untere Crash-Durchleitungselement ist derart gekrümmt, dass es im Bereich der inneren Schale unter dem Kabinenboden verläuft und erst im Schnittstellenbereich zur Untergestellstütze auf deren Niveau ansteigt, um die Montage zu ermöglichen. Diese erfolgt auch hier bevorzugt mit lösbaren metallischen Verbindungen, vorzugsweise Schraubverbindungen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Crash-Durchleitungselement zweifach abgewinkelt aufgebaut. Es verläuft von der Crash-Box, die unterhalb der Brüstung und oberhalb der Mittelpufferkupplung angeordnet ist, schräg nach unten bis unterhalb des Bodens der inneren Schale. Dort erfolgt eine Richtungsänderung in die Horizontale bis annähernd zum Ende des Bodens der inneren Schale. Hier steigt es schräg bis zur Verbindungsschnittstelle zur Untergestellstütze an. Die eingeschlossenen Winkel zwischen der Horizontalen und den abgewinkelten Teilen des Crash-Durchleitungselements liegen vorzugsweise im Bereich zwischen 30° und 60°. Das untere Crash-Durchleitungselement ist bevorzugt aus Faserverbundmaterial gefertigt. Es weist einen nach unten geöffneten U-förmigen (bzw. rechtwinklig, nach unten offenen) Querschnitt auf. Dies gewährleistet eine besonders hohe Steifigkeit auch im Crash-Fall. An dem unteren Crash-Durchleitungselement ist nach der ersten Krümmung (nach dem Teil, der von der Crash-Box zum horizontalen Teil des unteren Crash-Durchleitungselements führt) die Mittelpufferkupplung angeordnet. Dies erfolgt vorzugsweise über ein metallisches Montageelement, dass an den nach unten weisenden Schenkeln des U-förmige Querschnitts, vorzugsweise mittels Bolzen- oder Schraubverbindung, befestigt ist. An dem Montageelement ist die Mittelpufferkupplung befestigt.
  • Die Mittelpufferkupplung ist teleskopierbar aufgebaut. Sie kann aus einer Ruhelage, in der Sie hinter einer Klappe in der Frontseite des Kopfteils untergebracht ist, in eine Arbeitslage bewegt werden, in der das Ankoppeln weiterer Zugteile möglich ist. Die Mittelpufferkupplung weist darüber hinaus ein Energieverzehrelement nach dem Stand der Technik auf. Dieses Energieverzehrelement wandelt einen Teil der Stoßenergie im Crash-Falle in Verformungsarbeit um, wenn der Zusammenstoß erfolgt, während die Mittelpufferkupplung sich in Arbeitslage befindet.
  • Als bevorzugte Materialien kommen für die Kabinenschalen und die drei Systeme für den Crash-Fall Faserverbundwerkstoffe zum Einsatz. Befestigungselemente etc. können vorteilhaft aus Metall gefertigt sein. Bevorzugt handelt es sich bei den Faserverbundwerkstoffen um mit Kohlefasern, Glasfasern oder Basaltfasern verstärkte Kunststoffe, bevorzugt Harze, besonders bevorzugt Epoxidharze oder phenolische Harzsysteme.
  • Die Konstruktion der Kabine und die Auslegung der Systeme erfolgen bevorzugt mit computergestützten Simulationsverfahren, die es gestatten, die Auslegung entsprechend den gültigen Vorschriften vorzunehmen. Die Simulationsverfahren und computergestützten Gestaltungswerkzeuge sind dem Fachmann bekannt.
  • Figuren
  • Die folgenden Figuren erläutern eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäß gestalteten Kopfmoduls für ein Schienenfahrzeug.
  • 1 zeigt schematisch eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Kabine ohne die äußere Schale. Auch die Mittelpufferkupplung wurde aus Übersichtlichkeitsgründen weggelassen. Die innere Schale 701 ist zweiteilig ausgeführt. Die Teilung erfolgt in horizontaler Ebene oberhalb der Brüstungsverstärkung 711. Der obere Teil der inneren Schale 701 weist die Öffnung 704 für die Frontscheibe und die Seitenscheiben 703 auf. Die Fensteröffnungen sind durch die A-Säule 705 voneinander getrennt. Oberhalb des oberen Teils der inneren Schale ist der Ringanker 720 dargestellt. Dieser wird über die Befestigungsvorrichtung 721 lösbar an den oberen Längsträgern des nachfolgenden Wagenteils (nicht dargestellt) befestigt. In bevorzugten Ausführungsformen ist der Ringanker 720 unlösbar mit der äußeren Schale (hier nicht dargestellt) verbunden.
  • In den unteren Teil der inneren Schale sind die Brüstungsverstärkung 711 und die UD-Gurte 710 integriert, die die Kraft von der Brüstungsverstärkung 711 auf die Einleitpunkte 712 in die unteren Längsträger des nachfolgenden Wagenteils übertragen.
  • Unterhalb des unteren Teils der inneren Schale verläuft das untere Crash-Durchleitungselement 730. An der Frontseite der Kabine ist die Platte 734 dargestellt. Dieser nachgeordnet ist die Crash-Box 733. Im Crash-Falle erfolgt der Aufprall auf der Platte 734, die die Kraft an die Crash-Box 733 weitergibt und dort weitestgehend abbaut. Verbliebene Stoßenergie wird in das untere Crash-Durchleitungselement 730 weitergeleitet und dort am Befestigungspunkt 732 in die Untergestellstütze des nachfolgenden Wagenteils übergeben. Im horizontalen Teil des unteren Crash-Durchleitungselementes 730 sind die Öffnungen 731 zur Befestigung der Mittelpufferkupplung erkennbar.
  • 2 zeigt schematisch die Frontansicht der Kabine ohne die äußere Schale. Gegenüber der Seitenansicht aus 1 ist zusätzlich die Abdeckklappe der Mittelpufferkupplung mit dem Bezugszeichen 706 versehen, die sich in eine korrespondierende Öffnung der äußeren Schale einfügt.
  • 3 zeigt schematisch die Rückansicht der inneren Schale der Kabine. Es handelt sich um die Seite, mit der die Kabine am nachfolgenden Wagenteil montiert ist. Die Montage erfolgt bevorzugt an den beiden oberen Längsträgern des nachfolgenden Wagenteils mittels der Befestigungselemente 721 des oberen Ringankers, mittels der Befestigungselemente an den Einleitpunkten 712 der UD-Gurte von der Brüstungsverstärkung und mittels der Befestigungsvorrichtung 712 (nur eine dargestellt, eine zweite ist symmetrisch auf der rechten Seite angeordnet) des unteren Crash-Elements an der Untergestellstütze.
  • 4 zeigt schematisch in einer dreidimensionalen Ansicht die äußere Schale 702. Insbesondere ist zu erkennen, wie sich der obere Ringanker 720 mit seinen Befestigungselementen 721 in die äußere Schale 702 einfügt. Auch die Öffnung für die Abdeckklappe 706 der Mittelpufferkupplung ist dargestellt.
  • 5 zeigt schematisch, wie die innere Schale 701 in die äußere Schale eingepasst ist und beispielhaft, wie die Inneneinbauten 707 angeordnet sein können.
  • 6 zeigt schematisch das Crash-Durchleitungselement 730 in einer seitlichen Ansicht. Das Crash-Durchleitungselement weist einen absteigenden Bereich 7301 auf, in dem es von der Crash-Box (nicht dargestellt) zum horizontalen Teil 7302 verläuft. Mit dem ansteigenden Teil 7303 verläuft das Crash-Durchleitungselement vom horizontalen Teil zum Anbindungspunkt an die Mittelpufferkupplung (nicht dargestellt).
  • 7 zeigt schematisch das Crash-Durchleitungselement 730 aus 6 in einer 3D-Ansicht.
  • Bezugszeichenliste
  • 701
    innere Schale
    702
    äußere Schale
    703
    Seitenfensteröffnung
    704
    Frontfensteröffnung
    705
    A-Säule
    706
    Abdeckklappe der Mittelpufferkupplung
    707
    Inneneinbauten
    710
    UD-Gurt der Brüstungsverstärkung
    711
    Brüstungsverstärkung
    712
    Einleitpunkt der Kräfte von der Brüstungsverstärkung in den unteren Längsträger des nachfolgenden Wagens
    720
    Ringanker
    721
    Befestigungsvorrichtung des Ringankers an den oberen Längsträger des nachfolgenden Wagens
    730
    unteres Crash-Durchleitungselement
    7301
    Abschnitt des Crash-Durchleitungselement von der Crash-Box zum horizontalen Teil
    7302
    horizontaler Teil
    7303
    Abschnitt des Crash-Durchleitungselement vom horizontalen Teil zum Befestigungselement an der Untergestellstütze
    731
    Bohrungen zur Befestigung der Mittelpufferkupplung
    732
    Befestigungsvorrichtung des unteren Crash-Elements an der Untergestellstütze
    733
    Crash-Box
    734
    Platte
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 19725905 [0005]
    • DE 102014204761 A1 [0006]
    • WO 2015/011193 A1 [0007]
    • WO 2010/029188 A1 [0008, 0019]

Claims (9)

  1. Kopfmodul für ein Schienenfahrzeug, das geeignet ist, ohne zusätzliches Untergestell an der Stirnfläche eines nachfolgenden Wagenteils lösbar befestigt zu werden, wobei die Stirnfläche des Wagenteils die folgenden Montageschnittstellen aufweist: - zwei Längsträger des Untergestells, die sich an den Unterkanten des Wagenteils in Längsrichtung erstrecken und deren Stirnflächen zur Montage des Kopfmoduls geeignet sind, - eine Untergestellstütze, die zwischen den beiden Längsträgern des Untergestells verläuft und in den Hauptquerträger mündet, der in dem Drehgestell des Wagenteils lagert, wobei die Stirnfläche der Untergestellstütze zur Montage des Kopfmoduls geeignet ist, - zwei Längsträger des Wagendaches, die sich an den Oberkanten des Wagenteils in Längsrichtung erstrecken und deren Stirnflächen zur Montage des Kopfmoduls geeignet sind, und das Kopfmodul aus einer inneren und einer äußeren Schale aufgebaut ist und die folgenden drei Systeme aufweist, die weitgehend unabhängig voneinander im Crash-Falle nacheinander oder zeitgleich die Stoßenergie in Verformung umwandeln: - eine als Ringanker ausgeführte Versteifung im Dachbereich der Kabine, die Kräfte in die oberen Längsträger des nachfolgenden Wagenteils leitet, - eine Brüstungsverstärkung, die über seitlich der Kabine verlaufende UD-Gurte Stoßkräfte in die unteren Längsträger des nachfolgenden Wagenteils leitet, - ein unteres Crash-Durchleitungselement, das mit einer Crash-Box ausgestattet ist und darüber hinaus die verbliebene Stoßenergie, in die Untergestellstütze leitet.
  2. Kopfmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Schale einteilig und die innere Schale mehrteilig ausgeführt ist.
  3. Kopfmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Schale, die äußere Schale, der Ringanker, die Brüstungsverstärkung und die UD-Gurte sowie das untere Crash-Durchleitungselement aus Faserverbundwerkstoff hergestellt sind.
  4. Kopfmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringanker an seinen Enden, metallische Befestigungsvorrichtungen zur Fixierung an den oberen Längsträger des nachfolgenden Wagens aufweist.
  5. Kopfmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringanker im oberen Teil der äußeren Schale, oberhalb der inneren Schale angeordnet ist
  6. Kopfmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die UD-Gurte in einen unteren Teil der inneren Schale integriert sind.
  7. Kopfmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Bewegungsrichtung des Kopfmoduls vor der Crash-Box des unteren Crash-Durchleitungselements eine Platte aus Kohlefaser-Verbundwerkstoff angeordnet ist, die im Crash-Fall einen Teil der Stoßenergie aufnimmt.
  8. Kopfmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das untere Crash-Durchleitungselement von der Crash-Box absteigend in Richtung eines unterhalb des Kabinenbodens verlaufenden horizontalen Teil und hinter dem horizontalen Teil aufsteigend zu der Befestigungsvorrichtung des unteren Crash-Elements an der Untergestellstütze verläuft.
  9. Kopfmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das untere Crash-Durchleitungselement einen nach unten geöffneten U-förmigen Querschnitt aufweist.
DE102017102567.7A 2017-02-09 2017-02-09 Kopfmodul für Schienenfahrzeug Pending DE102017102567A1 (de)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017102567.7A DE102017102567A1 (de) 2017-02-09 2017-02-09 Kopfmodul für Schienenfahrzeug
PCT/EP2018/052643 WO2018146014A1 (de) 2017-02-09 2018-02-02 Kopfmodul für schienenfahrzeug
ES18704489T ES2876163T3 (es) 2017-02-09 2018-02-02 Módulo de cabecera para un vehículo ferroviario
JP2019563675A JP6982102B2 (ja) 2017-02-09 2018-02-02 軌道車両の頭部モジュール
EP18704489.6A EP3580106B1 (de) 2017-02-09 2018-02-02 Kopfmodul für schienenfahrzeug
US16/484,069 US11352027B2 (en) 2017-02-09 2018-02-02 Head module for a rail vehicle
CN201880009591.5A CN110291000B (zh) 2017-02-09 2018-02-02 轨道车辆头部模块

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017102567.7A DE102017102567A1 (de) 2017-02-09 2017-02-09 Kopfmodul für Schienenfahrzeug

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102017102567A1 true DE102017102567A1 (de) 2018-08-09

Family

ID=61192902

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102017102567.7A Pending DE102017102567A1 (de) 2017-02-09 2017-02-09 Kopfmodul für Schienenfahrzeug

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11352027B2 (de)
EP (1) EP3580106B1 (de)
JP (1) JP6982102B2 (de)
CN (1) CN110291000B (de)
DE (1) DE102017102567A1 (de)
ES (1) ES2876163T3 (de)
WO (1) WO2018146014A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112298227B (zh) * 2020-11-05 2022-02-15 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 模块化的司机室结构及轨道车辆

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19725905A1 (de) 1997-06-13 1998-12-17 Abb Daimler Benz Transp Schienenfahrzeug mit einem Kopfmodul aus einem Faserverbundwerkstoff
WO2010029188A1 (de) 2008-09-15 2010-03-18 Voith Patent Gmbh Fahrzeugkopf zur befestigung an der stirnseite eines spurgebundenen fahrzeuges, insbesondere eines schienenfahrzeuges
WO2015011193A1 (de) 2013-07-24 2015-01-29 Voith Patent Gmbh Energieverzehrvorrichtung
DE102014204761A1 (de) 2014-03-14 2015-09-17 Voith Patent Gmbh Fahrzeugkopf für ein spurgebundenes Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug mit einer verstärkten Rahmenstruktur für die Frontscheibe sowie Frontscheibe für den Fahrzeugkopf

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2698840B1 (fr) * 1992-12-08 1995-02-24 Dietrich & Cie De Véhicule ferroviaire à cabine de conduite comportant une structure absorbeuse d'énergie.
FR2765543B1 (fr) * 1997-07-02 2005-01-07 Alstom Ddf Vehicule ferroviaire comportant au moins un module d'extremite interchangeable
CA2539383A1 (en) 2003-09-19 2005-03-31 Siemens Transportation Systems, Inc. Integrated impact protecting system
GB2411630A (en) 2004-03-01 2005-09-07 Bombardier Transp Gmbh Vehicle cabin frame with yieldable regions
DE102006044397A1 (de) * 2006-09-18 2008-03-27 Bombardier Transportation Gmbh Kopfmodul für ein Schienenfahrzeug
AT505870A1 (de) 2007-09-20 2009-04-15 Siemens Transportation Systems Crash-modul fur ein schienenfahrzeug
WO2009072843A2 (en) 2007-12-06 2009-06-11 Korea Railroad Research Institute Tube-buffer for railway vehicles
WO2013111315A1 (ja) * 2012-01-27 2013-08-01 日本車輌製造株式会社 鉄道車両
JP5838909B2 (ja) * 2012-05-17 2016-01-06 トヨタ紡織株式会社 車両用シートのシートバックフレームの締結構造
DE102014218413A1 (de) 2014-09-15 2016-03-17 Voith Patent Gmbh Fahrzeugkopf zur Befestigung an der Stirnseite eines spurgebundenen Fahrzeuges, insbesondere eines Schienenfahrzeuges
JP6468070B2 (ja) 2015-05-22 2019-02-13 トヨタ紡織株式会社 乗物用シート
CN106347387B (zh) 2016-10-09 2019-02-26 中车株洲电力机车有限公司 一种轨道车辆头车结构

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19725905A1 (de) 1997-06-13 1998-12-17 Abb Daimler Benz Transp Schienenfahrzeug mit einem Kopfmodul aus einem Faserverbundwerkstoff
WO2010029188A1 (de) 2008-09-15 2010-03-18 Voith Patent Gmbh Fahrzeugkopf zur befestigung an der stirnseite eines spurgebundenen fahrzeuges, insbesondere eines schienenfahrzeuges
WO2015011193A1 (de) 2013-07-24 2015-01-29 Voith Patent Gmbh Energieverzehrvorrichtung
DE102014204761A1 (de) 2014-03-14 2015-09-17 Voith Patent Gmbh Fahrzeugkopf für ein spurgebundenes Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug mit einer verstärkten Rahmenstruktur für die Frontscheibe sowie Frontscheibe für den Fahrzeugkopf

Also Published As

Publication number Publication date
US11352027B2 (en) 2022-06-07
JP6982102B2 (ja) 2021-12-17
CN110291000B (zh) 2020-10-02
EP3580106B1 (de) 2021-05-26
ES2876163T3 (es) 2021-11-12
CN110291000A (zh) 2019-09-27
WO2018146014A1 (de) 2018-08-16
JP2020506849A (ja) 2020-03-05
EP3580106A1 (de) 2019-12-18
US20200010098A1 (en) 2020-01-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102009045202B4 (de) Modularer Wagenkasten
EP2534025B1 (de) Crashmodul für ein schienenfahrzeug
WO2010029188A1 (de) Fahrzeugkopf zur befestigung an der stirnseite eines spurgebundenen fahrzeuges, insbesondere eines schienenfahrzeuges
WO2015091240A1 (de) Karosseriestruktur in knotenbauweise
DE19717473A1 (de) Energieabsorberelement
DE102015207376A1 (de) Kraftfahrzeug
EP2794386B1 (de) Aufbau für einen kraftwagen, insbesondere einen personenkraftwagen, sowie verfahren zum herstellen eines solchen aufbaus
EP1816070A2 (de) Flugzeugkörper und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102010014503A1 (de) Strukturbauteil für einen Kraftwagen und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102012207901B4 (de) Fahrzeugkarosserie mit einem Dachquerspriegel
DE102012213019B4 (de) Zugkopfteil
EP3580107B1 (de) Crash-system für schienenfahrzeug
EP2585359B1 (de) Karosserie für ein kraftfahrzeug mit einem bodem, der ein quererstreckendes strangpress profil aufweist
DE102013007263A1 (de) Schutzeinrichtung für eine Vorbaustruktur eines Kraftwagensrohbaus
EP3580106B1 (de) Kopfmodul für schienenfahrzeug
DE102014203512A1 (de) Stoßfängereinheit für ein Kraftfahrzeug
DE102015016186A1 (de) Kraftfahrzeugkarosserie mit zugstabiler Faserverstärkung
DE102011113441B4 (de) Integralträger aus Faserverbundwerkstoff
DE102017102566B4 (de) Verfahren zur Verbindung eines Verbindungsstückes mit einem U-förmigen Ringanker für ein Kopfmodul für Schienenfahrzeuge
DE102014218413A1 (de) Fahrzeugkopf zur Befestigung an der Stirnseite eines spurgebundenen Fahrzeuges, insbesondere eines Schienenfahrzeuges
DE102014218450A1 (de) Fahrzeugkopf zur Befestigung an der Stirnseite eines spurgebundenen Fahrzeuges, insbesondere eines Schienenfahrzeuges
DE102017102562A1 (de) Verbindungselement zur Anbindung eines Bauteils an eine Faserverbundstruktur
DE102019100979A1 (de) Einspuriges, motorgetriebenes Zweirad mit Dach
DE102017112619A1 (de) Schienenfahrzeug mit Sicherheitsfahrerkabine
DE102018209763A1 (de) Frontendmodul für ein Kraftfahrzeug

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R082 Change of representative

Representative=s name: WINTER, BRANDL - PARTNERSCHAFT MBB, PATENTANWA, DE

R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: B61D0017060000

Ipc: B61D0015060000