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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft Fahrzeugsegmente für ein mehrgliedriges Schienenfahrzeug, insbesondere ein Fahrzeugsegment für ein durchgängig begehbares mehrgliedriges Schienenfahrzeug, und ein Schienenfahrzeug, insbesondere ein durchgängig begehbares Schienenfahrzeug für den Pe rsonentra nsport.
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Vorbekannter Stand der Technik
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Auf Grund steigender Anforderungen an die Beförderungskapazitäten von Schienenfahrzeugen im Personentransport, wie bspw. für Passagiere durchgängige Schienenfahrzeuge, werden die Fahrzeuge in der Tendenz länger. Andererseits sind bestehende Depots für Wartungsarbeiten in ihrer Länge limitiert. Daher sind längere Schienenfahrzeuge vor einer Wartung oft zu trennen und danach wieder zusammenzustellen. Auch können bestehende Depots aus Kosten- und/oder Platzgründen oftmals nicht ausreichend erweitert werden.
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Die
WO 2018095984 A1 beschreibt ein Gelenkfahrzeug, umfassend Wagenkästen und mindestens einen, zwischen den Wagenkästen angeordneten Übergangswagen, wobei der Übergangswagen aus drei Abschnitten aufgebaut ist, wobei zwei Endabschnitte an gegenüberliegenden Enden eines Mittelabschnitts angeordnet und mit dem Mittelabschnitt jeweils über ein Schwenkgelenk verbunden sind, welches einer Schwenkbarkeit der Endabschnitte gegenüber dem Mittelabschnitt um eine Hochachse des Gelenkfahrzeugs erlaubt, und wobei die Endabschnitte jeweils mit benachbarten Wagenkästen über Gelenke verbunden sind, welche eine Schwenkbarkeit um eine Querachse des Gelenkfahrzeugs oder eine Längsachse des Gelenkfahrzeugs erlauben, und wobei in dem Mittelabschnitt mindestens eine Passagierraumtür angeordnet ist.
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Die
WO 2001030628 A1 beschreibt ein Fahrzeugsegment für ein schienengebundenes Gliederfahrzeug, mit einem Traggestell auf mindestens einem Radpaar und mit einem im Querschnitt röhrenförmigen äußeren Mantel an dem Traggestell, der Einbauten des Fahrzeugsegments umhüllt, wobei die Längsachse des Mantels in Fahrtrichtung verläuft. Der Mantel des Fahrzeugsegmentes ist an den Mantel eines benachbarten Fahrzeugsegmentes starr koppelbar und weist mindestens einen gelenkigen Mantelabschnitt auf, der in Richtung der Längsachse eine vorgegebene Länge hat.
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Außerdem beschreibt die
EP 0533028 A1 einen Niederflur-Stadtbahnwagen, bestehend aus Fahrgastzellen und ein Laufwerk aufnehmenden Fahrwerkteilen, die stirnseitig über Gelenkteile miteinander verbunden sind.
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Die
EP 0915001 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Verbinden von Wagenkästen, vorzugsweise von Fahrzeugen des Schienenpersonenverkehrs, wobei zwischen ringspantähnlichen Enden von Wagenkästen eine gummibalgähnliche Vorrichtung angeordnet ist, die aus einem elastisch verformbaren, mit Energieabsorbtionseigenschaften ausgestatteten und nach Überschreitung vorgegebener Belastungsgrenzen unter weiterer Energieabsorbtion irreversibel plastisch verformbaren Werkstoff besteht, in den ringförmig über den gesamten Wagenkastenquerschnitt verteilte, mit Formfederbereichen ausgestattete Übertragungselemente integriert sind, die mittels Verbindungselementen die auftretenden Zugkräfte auf die Enden übertragen und in Verbindung mit dem Werkstoff der Vorrichtung die gleichmäßige Verteilung der Druckkräfte auf die Enden bewirken, wobei die belastungs- und fahrwegbedingten Relativbewegungen der Wagenkästen nicht behindert werden.
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In der
CH 359733 werden Schienengliederzüge mit einem räderlosem, kastenförmigen Kuppelteil beschrieben, bei welchen dieser gelenkig auf den Drehgestellen der benachbarten Wagen, das heißt des Vorläufers und des Nachläufers, abgestützt ist, wobei der Kuppelteil durch ein Gestänge mit seinem Vor- und seinem Nachläufer so verbunden ist, dass sich seine Vertikalachse zu den Vertikalachsen des Vor- und des Nachläufers jederzeit selbsttätig in die Winkelhalbierende Lage zwischen diesen beiden Vertikalachsen einstellt.
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Nachteile des Standes der Technik
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Bei den bisher bekannten Lösungen für durchgängig begehbare mehrgliedrige Schienenfahrzeuge, insbesondere für derartige Niederflurbahnen, sind Trennstellen innerhalb / zwischen einem gekoppelten Fahrzeugsegment für Passagiere nicht komfortabel genug, nicht schnell trennbar und/oder müssen zum Trennen und/oder nach dem Trennen mit stützenden Elementen geführt werden.
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Problemstellung
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Trennung von durchgehbaren Schienenfahrzeugsegmenten, insbesondere für Niederflurbahnen, zu vereinfachen und/oder zu beschleunigen und einen hohen Komfort bzw. eine gute Nutzbarkeit des jeweiligen Trennbereichs im verbundenen Zustand zu ermöglichen.
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Erfindungsgemäße Lösung
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Die obige Aufgabe wird durch ein Fahrzeugsegment nach Anspruch 1 und ein Schienenfahrzeug nach Anspruch 6 gelöst.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst ein Fahrzeugsegment für ein mehrgliedriges Schienenfahrzeug ein erstes Wagenkastensegment und ein mit dem ersten Wagenkastensegment um eine Hochachse des Fahrzeugsegments drehbar verbundenes zweites Wagenkastensegment. Zwischen dem ersten Wagenkastensegment und dem zweiten Wagenkastensegment ist ein erster Personenübergangsbereich gebildet. Das zweite Wagenkastensegment weist an einem dem ersten Wagenkastensegment abgewandten Ende zwei mechanische Koppelelemente zum Ankoppeln eines weiteren Fahrzeugsegments, ein elektrisches Koppelelement zum elektrischen Verbinden mit dem weiteren Fahrzeugsegment und einen Balg für einen zweiten Personenübergangsbereich zum weiteren Fahrzeugsegment oder einen Anschluss für den Balg auf. Die mechanischen Koppelelemente sind mit dem zweiten Wagenkastensegment über ein jeweiliges Gelenk verbunden, das eine Drehbewegung um eine Querachse ermöglicht, die senkrecht zur Hochachse und zu einer zur Hochachse senkrechten Längsachse des zweiten Wagenkastensegments ist.
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Ein derartiges Fahrzeugsegment kann mit dem weiteren Fahrzeugsegment mit analogem Aufbau über jeweils zueinander passend ausgeführte mechanische Koppelelemente und elektrische Koppelelemente sowohl mechanisch als auch elektrisch (vergleichsweise) schnell, je nach Ausführung beispielsweise innerhalb von 15, 10 oder sogar nur 5 Minuten miteinander verbunden und innerhalb eines vergleichbaren Zeitraums wieder voneinander getrennt werden.
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Dies ermöglicht den Einsatz langer Schienenfahrzeuge ohne besondere Erfordernisse an Umbaudepots, etwa zu Wartungszwecken.
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Insbesondere sind zum Verbinden und Trennen der Fahrzeugsegmente sowie im getrennten Zustand keine zusätzlichen Führungs- und/oder Stützelemente wie Hilfsdrehgestelle erforderlich. Dadurch kann das Verbinden und Trennen der Fahrzeugsegmente weiter vereinfacht werden. Je nach Ausführung kann ein Trennen bzw. ein Verbinden gegebenenfalls sogar ohne ein Verlassen des Schienenfahrzeugs ausgeführt werden.
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Das Fahrzeugsegment ist typischerweise ein vollwertiges Modul mit der Möglichkeit Türen, Sitze und Fenster zu integrieren, wobei typischerweise weder im ersten Personenübergangsbereich noch im zweiten Personenübergangsbereich eine Außentür vorgesehen ist.
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Durch Verwendung einer trennbaren Balgverbindung für den hermetischen Abschluss des zweiten Personenübergangsbereichs kann zudem der Passagierkomfort und die Passagiersicherheit aufgrund der Durchgängigkeit auch erhöht werden.
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Weiterhin wird eine vollwertige Nutzbarkeit des Passagierraums auch an der im zweiten Personenübergangsbereich gebildeten Trennstelle (Verbindungsstelle) zwischen den Fahrzeugsegmenten ermöglicht.
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Außerdem ist es möglich, durch eine Verkürzung und/oder eine Verbreiterung des zweiten Personenübergangsbereichs die Attraktivität des Fahrgastraumes weiter zu erhöhen.
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Typischerweise ist zudem im ersten Personenübergangsbereich zwischen dem ersten Wagenkastensegment und dem zweiten Wagenkastensegment ein weiterer Balg vorgesehen, der einen hermetischen Verschluss nach außen für den ersten Personenübergangsbereich bereitstellt.
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Hierbei sei angemerkt, dass das Fahrzeugsegment im ersten Personenübergangsbereich typischerweise nicht, zumindest nicht einfach bzw. so einfach und schnell trennbar ist wie im zweiten Personenübergangsbereich.
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Dementsprechend erfolgt die (Schnell-) Trennung eines aus den hierin beschriebenen Fahrzeugsegmenten gebildeten mehrgliedrigen Schienenfahrzeugs in den jeweiligen zweiten Personenübergangsbereichen.
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Um einen möglichst einfachen Aufbau und eine möglichst freie Kombinierbarkeit der Fahrzeugsegmente zu durchgängigen Schienenfahrzeugen zu ermöglichen, kann das erste Wagenkastensegment an einem dem zweiten Wagenkastensegment abgewandten Ende eines Fahrzeugsegments (sogar für ein als Triebwagen ausgeführtes Endfahrzeugsegment bzw. einem Endfahrzeugsegment mit einem Führerstand) ein weiteres mechanisches Koppelelement zum Ankoppeln eines noch weiteren Fahrzeugsegments, ein weiteres elektrisches Koppelelement zum elektrischen Verbinden mit dem noch weiteren Fahrzeugsegment und/oder noch einen weiteren Balg für einen dritten Personenübergangsbereich zum noch weiteren Fahrzeugsegment oder einen Anschluss für den noch weiteren Balg aufweisen. Dabei kann im dritten Personenübergangsbereich eine trennbare gelenkige Verbindung mit zwei Freiheitsgraden vorgesehen sein, die sowohl eine Drehbewegung um eine Querachse des ersten Wagenkastensegments, die senkrecht zur Hochachse und zu einer zur Hochachse senkrechten Längsachse des ersten Wagenkastensegments ist, als auch eine Drehbewegung um eine Längsachse des ersten Wagenkastensegments des jeweiligen Fahrzeugsegments ermöglicht.
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Während der weitere Balg im ersten Personenübergangsbereich zwischen dem ersten Wagenkastensegment und dem zweiten Wagenkastensegment typischerweise nicht schnell lösbar angeordnet ist, sind die Anschlüsse für den Balg und den noch weiteren Balg typischerweise als schnell lösbare Flansch-, Reißverschlussverbindungs- oder Kederverbindungsanschluss ausgeführt.
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Dabei kann vorgesehen sein, dass beide zu verbindenden (aneinander zu koppelnde) Fahrzeugsegmente einen jeweiligen Balg aufweisen, die miteinander über zueinander passende Flansch-, Reißverschlussverbindungs- oder Kederverbindungsanschlüsse aufweisen.
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Alternativ dazu, kann der Balg auch nur von einem der beiden zu verbindenden Fahrzeugsegmente bereitgestellt werden, der an einen entsprechenden Flansch-, Reißverschlussverbindungs- oder Kederverbindungsanschluss des anderen Fahrzeugsegments angeschlossen werden kann.
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Typischerweise hat das jeweilige Gelenk nur einen Freiheitsgrad.
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Aufgrund der Anordnung der Gelenke mit nur einem Freiheitsgrad in zweiten Personenübergangsbereichen in einem aus den hierin beschriebenen Fahrzeugsegmenten aufgebauten Schienenfahrzeug lässt sich eine Überlagerung von Vertikal und Querbewegungen an einer Fußbodenabdeckung im zweiten Personenübergangsbereich vermeiden. Auch dadurch kann der Komfort für Passagiere des Schienenfahrzeugs erhöht werden.
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Außerdem lässt das jeweilige Gelenk typischerweise nur eine Drehbewegung in einem Winkelbereich von zumindest 1° und/oder höchstens 90° zu. Es wird in dieser Ausführungsform im Folgenden daher auch als Kippgelenk bezeichnet.
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Hierbei sei angemerkt, dass je nach Fahrzeugsegmenttyp der Winkelbereich der Kippgelenke auch kleiner sein kann, beispielsweise in einem Bereich von 1° bis 35° oder nur bis 30° oder sogar nur bis zu 25° liegen kann. Aus geometrischen Gründen ist hierbei der Abstand des jeweiligen Gelenkpunktes zur Stirnseite des Fahrzeugsegments maßgeblich (größere Abstände erfordern typischerweise einen größeren Winkelbereich).
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Miteinander über Kippgelenke verbundene (gekoppelte) Fahrzeugsegmente sind typischerweise nur zueinander bzgl. der Querachse kippbar und bezüglich der Hochachse translatorische beweglich.
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Außerdem können die Gelenke zum gelenkigen Verbinden der zwei mechanischen Koppelelemente mit dem zweiten Wagenkastensegment koaxial zueinander angeordnet sein, als jeweiliges Kippgelenk mit zueinander typischerweise (achs-) parallelen (Kipp-) Achsen ausgeführt, und/oder am zweiten Wagenkastensegment, insbesondere an einem unteren Teil des zweiten Wagenkastensegments und/oder in der gleichen vertikalen Höhe angeordnet sein.
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Typischerweise ist das elektrische Koppelelement (in Richtung der Querachse, in der Draufsicht) zwischen den zwei mechanischen Koppelelementen angeordnet ist. Dadurch kann das Trennen/Verbinden der Fahrzeugsegmente weiter vereinfacht werden, da die mechanischen und elektrischen Koppelelemente in horizontaler Richtung (Querrichtung) benachbart zueinander angeordnet sind.
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Außerdem kann das elektrische Koppelelement auch an dem unteren Teil des zweiten Wagenkastensegments angeordnet sein. Dadurch kann das Trennen/Verbinden der Fahrzeugsegmente ebenfalls weiter vereinfacht werden, da die mechanischen und elektrischen Koppelelemente in vertikaler Richtung benachbart zueinander angeordnet sind.
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Außerdem kann das elektrische Koppelelement eine typischerweise sehr schnell trennbare elektrische Kontaktbrücke aufweisen.
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Das jeweilige mechanische Koppelelement kann an einem, seinem Gelenk gegenüberliegenden Ende ein Kupplungselement einer schnelltrennbaren Kupplung, insbesondere einer automatischen oder semi-automatischen Kupplung aufweisen oder dort als ein derartiges Kupplungselement ausgebildet sein.
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Beispielsweise kann ein Koppelelement eine mit seinem Gelenk verbundene Koppelstange und am Gelenk gegenüberliegenden Ende ein entsprechendes Kupplungselement aufweisen.
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Außerdem kann das jeweilige mechanische Koppelelement ein (integriertes) Stoßverzehrelement und/oder ein (integriertes) Energieverzehrelement aufweisen.
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Unter dem Begriff „Stoßverzehrelement“, wie er vorliegend verwendet wird, soll ein Element zum Dämpfen bzw. sogar Aufnehmen von beim normalen Fahrbetrieb sowie beim An- und Abkoppeln über die Koppelelemente typischerweise zwischen Fahrzeugsegmenten übertragenen Zug- und Stoßkräfte beschreiben. Beispielsweise kann es sich bei dem Stoßverzehrelement um einen (integrierten) Dämpfer (Puffer) für den normalen Fahrbetrieb, insbesondere ein Elastomerdämpfer handeln.
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Für ein Überschreiten der normalen Betriebslast aber, etwa beim Aufprall des Fahrzeugs auf ein Hindernis (Crashfall) oder bei einem abrupten Abbremsen des Fahrzeugs, sind Stoßverzehrelemente aber nicht ausgelegt (unzureichend).
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Demgegenüber ist das Energieaufnahmeelement für eine zumindest substantielle Energieaufnahme im Crashfall ausgelegt.
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Dementsprechend ist die Energieaufnahmekapazität des Energieaufnahmeelements typischerweise deutlich größer, beispielsweise um einen Faktor von zumindest fünf oder sogar zumindest zehn als die Energieaufnahmekapazität des Stoßverzehrelements.
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Während das Stoßverzehrelement typischerweise reversibel bzw. federnd ausgeführt ist, kann das Energieaufnahmeelement reversibel (regenerativ), irreversibel oder teilreversibel ausgeführt sein.
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Typischerweise ist das erste Wagenkastensegment mit dem zweiten Wagenkastensegment über ein Drehgelenk mit nur einem Freiheitsgrad verbunden, wobei das Drehgelenk eine Drehachse aufweist, die parallel zur Hochachse ist.
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Dementsprechend lässt sich eine Überlagerung von Vertikal- und Querbewegungen an einer Fußbodenabdeckung auch im ersten Personenübergangsbereich vermeiden. Auch dadurch kann der Komfort für Passagiere des Schienenfahrzeugs erhöht werden.
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Das erste Wagenkastensegment kann mit dem zweiten Wagenkastensegment aber auch über zwei bezüglich ihrer Drehachse koaxial angeordnete Drehgelenke verbunden sein.
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Durch die Verwendung eines Kippgelenks (oder zweier Kippgelenke) mit nur einem Freiheitsgrad am zweiten Wagenkastensegment und eines Drehgelenks (oder zweier typischerweise übereinander angeordnete Drehgelenke) mit nur einem Freiheitsgrad, kann das Fahrzeugsegment als ein statisch bestimmtes System mit nur einem Freiheitsgrad sein.
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Insbesondere können das erste Wagenkastensegment und das zweite Wagenkastensegment (im Normalbetrieb) nur um die Drehachse beweglich zueinander sein.
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Außerdem kann vorgesehen sein, dass sowohl das erste Wagenkastensegment als auch das zweite Wagenkastensegment zumindest im Wesentlichen starr sind.
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Demgegenüber sind bisher bekannte Trennstellen innerhalb durchgängig begehbarer Schienenfahrzeuge zwischen Wagenkastensegmenten für ihre Bewegung zueinander mit mindestens 2 Freiheitsgraden ausgestattet. Dadurch sind sie nach dem Trennen nur mit stützenden Elementen zu führen und schon von daher nicht einfach (nicht ohne zusätzliche Hilfsmittel) und/oder schnell trennbar/verbindbar.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst ein Schienenfahrzeug, z.B. eine Niederflurbahn ein erstes Schienenfahrzeugsegment und ein zweites Schienenfahrzeugsegment. Das erste Schienenfahrzeugsegment umfasst ein erstes Wagenkastensegment und ein mit dem ersten Wagenkastensegment über ein Drehgelenk um eine Hochachse des ersten Schienenfahrzeugsegments drehbar verbundenes zweites Wagenkastensegment. Das zweite Schienenfahrzeugsegment umfasst ein erstes Wagenkastensegment und ein mit dem ersten Wagenkastensegment des zweiten Schienenfahrzeugsegments über ein Drehgelenk um eine Hochachse des zweiten Schienenfahrzeugsegments drehbar verbundenes zweites Wagenkastensegment. In einem Personenübergangsbereich ist zwischen dem zweiten Wagenkastensegment des ersten Schienenfahrzeugsegments und dem zweiten Wagenkastensegment des zweiten Schienenfahrzeugsegments ein Balg lösbar angeordnet. Eine schnell lösbare mechanische Verbindungsvorrichtung (im Folgenden auch als mechanische Kopplungsvorrichtung bezeichnet) verbindet das zweite Wagenkastensegment des ersten Schienenfahrzeugsegments mit dem zweiten Wagenkastensegment des zweiten Schienenfahrzeugsegments so, dass die Hochachse des erstes Fahrzeugsegments in einer Ebene mit der Hochachse des zweiten Schienenfahrzeugsegments angeordnet ist und in dieser Ebene kippbar zur Hochachse des zweiten Schienenfahrzeugsegments ist, und/oder dass das zweite Wagenkastensegment des ersten Schienenfahrzeugsegments in Richtung mindestens einer der beiden Hochachsen relativ verschiebbar zum zweiten Wagenkastensegment des zweiten Schienenfahrzeugsegments ist.
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Dabei kann die mechanische Verbindungseinrichtung das zweite Wagenkastensegment des ersten Schienenfahrzeugsegments so mit dem zweiten Wagenkastensegment des zweiten Schienenfahrzeugsegments verbinden, dass ein statisch bestimmtes System mit nur einem Freiheitsgrad gebildet wird.
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Typischerweise ist das zweite Wagenkastensegment des ersten Schienenfahrzeugsegments in Richtungen, die senkrecht zu mindestens einer der beiden Hochachsen sind, nicht relativ verschiebbar zum zweiten Wagenkastensegment des zweiten Schienenfahrzeugsegments.
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Außerdem kann die mechanische Verbindungseinrichtung eine mechanische Kupplungsvorrichtung und zwei mit der mechanischen Kupplungsvorrichtung verbundene, typischerweise als Kippgelenke ausgeführte Drehgelenke mit zueinander parallelen Drehachsen aufweisen.
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Die mechanische Kupplungsvorrichtung kann zwei mit jeweils einem der zwei Gelenke drehbar zum jeweiligen Wagenkastensegment und über Kupplungselemente miteinander (schnell) lösbar verbundene Koppelelemente aufweisen.
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Zudem kann die mechanische Kupplungsvorrichtung ein Stoßverzehrelement und/oder ein Energieverzehrelement aufweisen.
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Insbesondere kann die mechanische Kupplungsvorrichtung als Kurzkupplung ausgeführt sein. Dies ermöglicht besonders kurze Verbindungen (Personenübergänge) zwischen den Wagenkastensegmenten.
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Außerdem kann die mechanische Kupplungsvorrichtung eine automatische oder semi-automatischen Kupplung sein.
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Typischerweise weist die mechanische Verbindungseinrichtung zwischen dem ersten Schienenfahrzeugsegment und dem zweiten Schienenfahrzeugsegment zwei entsprechende mechanische Kupplungsvorrichtungen auf.
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Außerdem ist zwischen dem ersten Schienenfahrzeugsegment und dem zweiten Schienenfahrzeugsegment typischerweise eine lösbare elektrische Verbindungsvorrichtung angeordnet.
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Die elektrische Verbindungsvorrichtung kann als automatische Verbindungsvorrichtung ausgeführt sein.
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Typischerweise ist die elektrische Verbindungsvorrichtung in Richtung der Querachse zwischen den zwei entsprechenden mechanischen Kupplungsvorrichtungen angeordnet.
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Die elektrische Verbindungsvorrichtung und die mechanische(n) Kupplungsvorrichtung(en) können auch als eine kombinierte Verbindungsvorrichtung, insbesondere eine kombinierte automatische oder semiautomatische Verbindungsvorrichtung ausgeführt sein.
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Außerdem kann eines oder sogar beide der zweiten Wagenkastensegmente nicht direkt von einem Fahrgestell gestützt sein.
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Zwischen dem ersten Wagenkastensegment und dem zweiten Wagenkastensegment der beiden Schienenfahrzeugsegmente ist typischerweise jeweils ein weiterer Personenübergangsbereich mit einem weiteren Balg vorgesehen.
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Typischerweise ist in den Personenübergangsbereichen keine Außentür vorgesehen.
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Das erste Schienenfahrzeugsegment und der Balg können von dem hierin beschriebenen Fahrzeugsegment gebildet werden.
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Auch das zweite Schienenfahrzeugsegment und der Balg können von dem hierin beschriebenen Fahrzeugsegment gebildet werden.
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Das erste Schienenfahrzeugsegment und/oder das zweite Schienenfahrzeugsegment können aber auch ein jeweiliges, hierin beschriebenes Fahrzeugsegment (mit jeweils zueinander passenden mechanischen und elektrischen Koppelelementen) sein.
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Abgesehen von Schienenfahrzeugsegmenten für das Fahrzeugende, können die Schienenfahrzeugsegmente zumindest im Wesentlichen identisch aufgebaut sein.
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Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen können beliebig miteinander kombiniert werden.
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Figurenliste
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Die beiliegenden Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsformen und dienen zusammen mit der Beschreibung der Erläuterung der Prinzipien der Erfindung. Die Elemente der Zeichnungen sind relativ zueinander und nicht notwendigerweise maßstabsgetreu.
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Gleiche Bezugszeichen bezeichnen entsprechend ähnliche Teile.
- 1A zeigt eine schematische Seitenansicht eines Schienenfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel.
- 1B zeigt eine Draufsicht des in 1A dargestellten Schienenfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel.
- 2A zeigt ein eine schematische Seitenansicht eines Schienenfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel.
- 2B zeigt eine Draufsicht des in 2A dargestellten Schienenfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel.
- 3A zeigt ein eine schematische Seitenansicht eines Schienenfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel.
- 3B zeigt eine Draufsicht des in 3A dargestellten Schienenfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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Ausführungsbeispiele
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1A zeigt eine schematische Seitenansicht eines mehrgliedrigen Schienenfahrzeugs 500 für den Personentransport und 1B eine entsprechende schematische Draufsicht von oben auf das Schienenfahrzeug 500. Bei dem Schienenfahrzeug 500 kann es sich um einen Nah- oder Fernverkehrszug, eine Stadtbahn oder eine Straßenbahn handelt. Insbesondere kann es sich um eine Niederflurbahn handeln.
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Aus Gründen der Übersichtlichkeit werden in 1A und 1B (sowie den folgenden Figuren) nur zwei miteinander verbundene Schienenfahrzeugsegmente (Wagen) 50, 50' (teilweise) dargestellt, die im Bereich der vertikal orientierten Ebene 9 (Trennstelle/Verbindungsstelle) schnell voneinander getrennt werden können.
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Zur Erleichterung der Orientierung ist jede der Figuren mit einem kartesischen Koordinatensystem versehen. Dabei beschreiben x und y horizontale Richtungen bzw. Koordinaten und z eine vertikale Richtung bzw. Koordinaten. Außerdem können die x-Richtung einer Längsrichtung (Längsachse), zum Beispiel einer Fahrtrichtung und die y-Richtung einer Querrichtung (Querachse) des jeweiligen Schienenfahrzeugs auf einem in x-Richtung orientierten, geraden Schienenabschnitt (nicht dargestellt) entsprechen. Auf einem derartigen Schienenabschnitt ist die z-Richtung parallel zur Hochachse des jeweiligen Schienenfahrzeugs (sowie der Fahrzeugsegmente bzw. Wagenkastensegmente des Schienenfahrzeugs). Auf gekrümmten Schienenabschnitten können Längsrichtung, Querrichtung und/oder Hochachsen der jeweiligen Segmente jedoch voneinander abweichen (z.B. gekippt oder geneigt zueinander sein).
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Jedes der beiden Fahrzeugsegment 50, 50' besteht aus einem nur teilweise dargestellten ersten Wagenkastensegment 7, 7' und einem mit dem jeweiligen ersten Wagenkastensegment 7, 7' um eine Hochachse 10, 10' des jeweiligen Fahrzeugsegments 50, 50' drehbar verbundenen zweiten Wagenkastensegment 6, 6'.
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In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel sind die beiden Hochachse 10, 10' parallel zu einander, da die sich Fahrzeugsegmente 50, 50' über jeweilige Fahrwerke 8, 8' auf einem, nicht dargestellten geraden Schienenabschnitt befinden.
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Zwischen dem ersten Wagenkastensegment 7, 7' und seinem zweiten Wagenkastensegment 6, 6' befindet sich ein jeweiliger erster Personenübergangsbereich P1, P1' mit einem elastischen Balg 5, 5' für einen hermetischen Verschluss nach außen.
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In diesen Bereichen, aber außerhalb der eigentlichen Übergangsbereiche P1, P1' für Personen ist das erste Wagenkastensegment 7, 7' mit seinem zweiten Wagenkastensegment 6, 6' über ein jeweiliges Drehgelenk 3, 3' mit typischerweise nur einem Freiheitsgrad verbunden, um Kurvenfahrten des Schienenfahrzeugs 500 auf horizontal aus der Geraden nach links oder rechts abweichenden Schienen zu ermöglichen, genauer über ein Drehgelenk 3, 3' dessen einzige Drehachse parallel zur jeweiligen Hochachse 10, 10' (z-Richtung) ist, bzw. sogar als Hochachse 10, 10' des jeweiligen Fahrzeugsegments 50, 50' betrachtet werden kann.
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Wie in 1A dargestellt ist, kann die jeweilige mechanische Verbindung zwischen den Wagenkastensegmenten eines Fahrzeugsegments 50, 50' über zwei koaxial zueinander angeordnete Gelenke 3, 3', nämlich ein unteres Gelenk und ein oberes Gelenk realisiert sein. Beispielsweise können das untere Gelenk und das obere Gelenk ein jeweiliges Gelenklager sein.
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Die beiden zweiten Wagenkastensegmente 6, 6' sind in einem zweiten Personenübergangsbereich P2 zwischen den beiden zweiten Wagenkastensegmenten 6, 6' über zueinander passende mechanische Koppelelement 11, 11' und elektrische Koppelelemente 2, 2' schnell lösbar miteinander gekoppelt.
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Außerdem ist im zweiten Personenübergangsbereich P2 ein elastischer Balg 4, 4' für einen hermetischen Verschluss zwischen den Fahrzeugsegment 50, 50' vorgesehen.
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In den Personenübergangsbereichen P1, P1', P2 sind keine Außentüren vorgesehen. Diese können von einem oder mehreren der Wagenkastensegmente 6, 6', 7, 7' bereitgestellt werden.
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Die mechanischen Koppelelemente 11, 11' und die elektrischen Koppelelemente 2, 2' können händisch, bevorzugt jedoch automatisch oder semi-automatisch trenn- und/oder verbindbar sein.
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Außerdem können mechanische Koppelelemente 11, 11' und die elektrischen Koppelelemente 2, 2' Teile einer kombinierten automatischen oder semi-automatisch Verbindungsvorrichtung (Kopplungssystem) sein.
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In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel ist der Balg 4, 4' wie die mechanischen Koppelelemente 11, 11' und die elektrischen Koppelelemente 2, 2' (zumindest etwa) mittig zwischen den beiden zweiten Wagenkastensegmenten 6, 6' im Bereich der Ebene T (Trennstelle, Trennebene) trennbar, insbesondere als (dort) teilbarer Balg (Falten- und/ oder Wellenbalg) ausgeführt.
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Wie in 1A durch das Bezugszeichen 4 im Bereich des Fahrzeugsegments 50' angedeutet wird, ist es aber auch möglich, dass der Balg von einem durchgängigen Balg 4 gebildet wird, der (schnell) lösbar mit dem zweiten Wagenkastensegment 6' des Fahrzeugsegment 50' verbunden ist. Der durchgängige Balg 4 kann alternativ oder zusätzlich lösbar mit dem zweiten Wagenkastensegment 6 des Fahrzeugsegments 50 verbunden sein.
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In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel sind die vier mechanischen Koppelelemente 11, 11' mit dem jeweiligen zweiten Wagenkastensegment 6, 6' über ein jeweiliges Kippgelenk 1, 1' mit nur einem Freiheitsgrad verbunden, das nur eine beschränkte Drehbewegung um die in y-Richtung orientierte Querachse ermöglicht.
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Somit sind die zweiten Wagenkastensegmente 6, 6' nur in Richtung ihrer beiden zu den jeweiligen Drehachsen 10, 10' parallelen, bzw. durch die Drehachsen 10, 10' der Drehgelenke 3, 3' definierten (definierbaren) Hochachsen (z-Richtung) begrenzt, relativ verschiebbar zueinander und ihre Hochachsen (10, 10') begrenzt um die Querachse y kippbar zueinander, um Fahrten des Schienenfahrzeugs 500 auf vertikal ansteigenden sowie fallenden Schienen zu ermöglichen.
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In 1A wird die mögliche Kippbewegung durch den jeweiligen Strich-Punkt-Pfeil über den Ebenen 9, 9' der Fahrzeugsegmente 50, 50' dargestellt, die senkrecht zu den in x-Richtung orientierten Längsachsen der miteinander verbundenen Koppelelemente 11, 11' sind und typischerweise nur um die in y-Richtung orientierte Querachse kippbar sind. Die Ebenen 9, 9' können daher auch als Kippebenen der Fahrzeugsegmente 50, 50' bzw. des Schienenfahrzeugs 500 bezeichnet werden.
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Mit anderen Worten sind die beiden, über die von den Koppelelementen 11, 11' und den Kippgelenken 1, 1' gebildeten schnell und/oder einfach lösbaren mechanischen Verbindungsvorrichtungen 1, 1', 11, 11' miteinander verbundenen Fahrzeugsegmente 50, 50', insbesondere ihre steifen zweiten Wagenkastensegmente 6', 6, in der in 1A dargestellten (zentralen) xz-Ebene kippbar zueinander und in der vertikalen Richtung z verschiebbar zueinander. Damit sind auch ihre Drehachsen 10, 10' bzw. Hochachsen in der xz-Ebene zueinander kippbar und in z-Richtung (Richtung der Drehachsen 10, 10' bzw. Hochachsen) zueinander verschiebbar.
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Aufgrund der Anordnung der gelenkigen Verbindungen können die zweiten Wagenkastensegmente 6, 6' des Schienenfahrzeug 500 auch voneinander getrennt werden, ohne dass zusätzliche stützenden oder führende Elemente erforderlich sind.
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Die Fahrzeugsegmente 50, 50' sind zumindest bei hinreichend steifen Wagenkastensegmenten 6, 6', 7, 7' statisch bestimmte Systeme mit jeweils nur einem Freiheitsgrad. Da die Drehgelenke 3, 3' nur einen Freiheitsgrad aufweisen, kippen die zweiten Wagenkastensegmente 6, 6' beim Trennen nicht ab.
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Die dem jeweiligen zweiten Wagenkastensegment 6, 6' bzw. Gelenk 1, 1' abgewandten (paarweise aufeinander zuweisenden) Enden der Koppelelemente 11, 11' sind typischerweise paarweise zueinander passend, noch typischer schnell miteinander verbindbar / trennbar ausgeführt. Dabei können die Koppelelemente 11, 11' eines zweiten Wagenkastensegments 6, 6' identisch ausgeführt sein.
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Wie bereits oben erwähnt, sind die ersten Wagenkastensegmente 7, 7' nur teilweise dargestellt. Ihre nicht dargestellten, dem jeweiligen zweiten Wagenkastensegment 6, 6' abgewandten Enden können aber zum Ausbilden eines jeweiligen dritten Personenübergangs zu einem ersten Wagenkastensegment eines weiteren Fahrzeugsegments eingerichtet sein, wobei die typischerweise lösbare Verbindung zum weiteren Fahrzeugsegment so ausgeführt ist, dass sowohl Drehbewegungen (um die z-Achse) als auch Nickbewegungen (um die x-Achse) ermöglicht werden (gelenkiges Ankoppeln mit zwei Freiheitsgraden). Die dritten Personenübergange können auch mittels einer Gliederbrücke ausgeführt werden.
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Abgesehen von den paarweise zueinander passend auszuführenden Enden der mechanischen und elektrischen Koppelelemente (und einer ggf. variierenden Länge der ersten und zweiten Wagenkastensegmente 6, 6', 7, 7' in der Längsrichtung x) können die dargestellten Komponenten der Fahrzeugsegmente 50, 50' jeweils spiegelsymmetrisch bzgl. der Trennebene T sein.
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Die Längen der ersten und zweiten Wagenkastensegmente 6, 6', 7, 7' sowie deren Innenausstattung können jedoch verschieden sein.
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2A zeigt eine schematische Seitenansicht eines mehrgliedrigen Schienenfahrzeugs 600 für den Personentransport und 2B eine entsprechende schematische Draufsicht von oben auf das Schienenfahrzeug 600. Das Schienenfahrzeug 600 ist ähnlich zudem oben mit Bezug zu den 1A, 1B erläuterten Schienenfahrzeug 500.
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Das Schienenfahrzeug 600 hat ebenfalls zwei miteinander verbundene Fahrzeugsegmente 60, 60'. Jedoch werden die beiden zweiten Wagenkastensegmente 6, 6' des Schienenfahrzeug 600 nicht direkt einem Fahrwerk gestützt.
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Dennoch kippen die zweiten Wagenkastensegmente 6, 6' beim Trennen nicht ab.
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3A zeigt eine schematische Seitenansicht eines mehrgliedrigen Schienenfahrzeugs 700 für den Personentransport und 3B eine entsprechende schematische Draufsicht von oben auf das Schienenfahrzeug 700. Das Schienenfahrzeug 700 ist ähnlich zudem oben mit Bezug zu den 1A, 1B erläuterten Schienenfahrzeug 500.
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Das Schienenfahrzeug 700 hat ebenfalls zwei miteinander verbundene Fahrzeugsegment 70, 70'. Jedoch werden die beiden ersten Wagenkastensegmente 7, 7' des Schienenfahrzeug 700 nicht direkt einem Fahrwerk gestützt.
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Es versteht sich, dass die mit Bezug zu den 1A bis 3B erläuterten Schienenfahrzeugsegmente 50 - 70' bei entsprechender Konfektionierung der Kopplungsanschlüsse 2, 2', 11, 11' frei miteinander zu schnell wieder trennbaren, durchgängig begehbaren mehrgliedrigen Schienenfahrzeugen zusammengestellt werden können.
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Wenngleich hierin spezifische Ausführungsformen dargestellt und beschrieben worden sind, liegt es im Rahmen der vorliegenden Erfindung, die gezeigten Ausführungsformen geeignet zu modifizieren, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die nachfolgenden Ansprüche stellen einen ersten, nicht bindenden Versuch dar, die Erfindung allgemein zu definieren.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 1'
- Gelenk für Kippbewegung/ Kippgelenk (einer mechanischen Verbindungsvorrichtung)
- 2, 2'
- elektrisches Koppelelement, (schnelltrennbare) elektrische Koppelung
- 3, 3'
- mechanisches Drehgelenk/ Gelenk für Rotation um Hochachse (Schwenkgelenk)
- 4, 4'
- (schnelltrennbarer) elastischer Balg
- 5, 5'
- elastischer Balg
- 6, 6'
- zweite (schnelltrennbare) Wagenkastensektion
- 7, 7'
- erste Wagenkastensektion
- 8,8'
- Fahrwerk
- T
- „Trennebene“ der mechanischen Koppelung
- 9, 9'
- „Kippebenen“ der mechanischen Koppelung
- 10
- Hochachse, Drehachse
- 11, 11'
- mit (schnelltrennbaren) Kopplungen versehene Koppelelemente, (schnelltrennbare) mechanische Kupplungsvorrichtung (der mechanischen Verbindungsvorrichtung)
- 50, 50', 60, 60', 70, 70'
- Fahrzeugsegment / Schienenfahrzeugsegment / Wagensegment
- 500, 600, 700
- (mehrgliedriges) Schienenfahrzeug
- P1, P1'
- weiterer Personenübergangsbereich, erster Personenübergangsbereich
- P2
- Personenübergangsbereich , zweiter Personenübergangsbereich
- x, y, z
- Raumachsen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2018095984 A1 [0003]
- WO 2001030628 A1 [0004]
- EP 0533028 A1 [0005]
- EP 0915001 A1 [0006]
- CH 359733 [0007]
