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Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug mit Kopfmodul.
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Schienenfahrzeuge, insbesondere des öffentlichen Nahverkehrs, insbesondere Straßenbahnen, sind zumeist mehrgliedrige Verbünde, bei denen über Gelenke gekuppelte Module zu einem Fahrzeug zusammengestellt werden. Moderne Niederflurfahrzeuge zeichnen sich zumeist dadurch aus, dass der Fahrzeugkopf, der dem Fahrzeugführer Platz bietet, weit vor der ersten Achse des Fahrzeugs liegt. Da in der Regel bei Niederflurfahrzeugen die Fahrwerke zumeist nicht oder nur gering unter dem Wagenkasten ausdrehen können, sind die Beschleunigungen, denen der Fahrer bei Kurveneinfahrten ausgesetzt ist, je nach Länge des Überhangs und der Geschwindigkeit bei der Kurveneinfahrt, sehr groß. Gleiches gilt aufgrund der wirkenden Trägheitskräfte auch bei Kurveneinfahrten am Rollkranz der korrespondierenden Räder des Schienenfahrzeugs, sodass die Verschleißwerte für Rad und Schiene entsprechend hoch sind.
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Üblicherweise befindet sich bei Niederflurfahrzeugen der Fahrerraum, bzw. der Führerstand zumeist weit vor der ersten Achse des Schienenfahrzeugs, wobei der Fahrerraum, bzw. der Führerstand in der Regel auch Bestandteil der Fahrgaströhre, insbesondere Bestandteil des entsprechenden Wagens des Schienenfahrzeugs ist. Es gibt in der Praxis Fahrzeugkonzepte, bei denen zur Verbesserung des Fahrkomforts und zur Reduktion des Rad-/Schienenverschleißes unter dem Fahrerraum ein zusätzliches Drehgestell vorgesehen ist. Die Verwendung solcher zusätzlichen Drehgestelle im vorderen Wagenbereich führt jedoch beim Ausdrehen des entsprechenden Fahrwerks unter dem Wagenkasten zu komplexen Situationen, die in der Regel schwierig beherrschbar sind und deswegen u. U. kosten- und/oder zeitintensive Zusatzmaßnahmen erfordern.
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Darüber hinaus ist im Falle eines Unfalls die Reparatur des Fahrzeugkopfes sehr zeitaufwendig und führt ebenfalls zu hohen Zusatzkosten. Konzepte mit einem vorkonfektionierten Fahrzeugkopf, der im Falle eines Unfalls ausgetauscht werden könnte, erfordern jedoch ebenfalls einen großen Aufwand und sind entsprechend teuer, da solche Ersatzköpfe beispielsweise bei den Verkehrsunternehmen vorgehalten werden müssen, weshalb diese Konzepte normalerweise nicht zum Einsatz kommen. Des Weiteren können versprochene Tauschzeiten von den Werkstätten zumeist nicht erreicht werden, sodass Reparaturen normalerweise konventionell mit entsprechenden Standzeiten und Fahrzeugausfallzeiten am stehenden Fahrzeug kleinteilig vorgenommen werden, wobei das verunfallte Schienenfahrzeug in der Regel erst zu entsprechenden Reparaturstätten transportiert werden muss.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schienenfahrzeug anzugeben, bei dem der Rad-/ Schienenverschleiß minimiert, der Fahrkomfort erhöht, sowie die Reparaturfreundlichkeit verbessert werden kann.
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Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1. Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den Merkmalen der abhängigen Patentansprüche wieder.
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Dabei weist das Schienenfahrzeug ein Kopfmodul mit wenigstens einem Führerstand und einem Drehgestell mit wenigstens zwei Achsen und wenigstens einen Wagen auf, wobei der Wagen derart ausgeführt ist, dass dieser teilweise auf dem Drehgestell aufliegt und mittels des Drehgestells beweglich mit dem Kopfmodul verbunden ist.
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Dabei ist der Führerstand besonders bevorzugt im Wesentlichen über der, in Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs gesehen, vorderen Achse des Drehgestells angeordnet.
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Somit wird dem, in Fahrtrichtung gesehen, ersten Wagen, insbesondere Fahrgastwagen, ein separates, mit einem Drehgestell versehenes Modul, ein sogenanntes Kopfmodul vorangestellt, auf das sich der Fahrgastwagen wie bei einem Sattelzug als Auflieger vertikal abstützt. Das vorangestellte, separate Kopfmodul ist mittels des Drehgestells mit dem nachfolgenden Fahrgastwagen frei drehbar verbunden. Darüber hinaus ist auf dem Kopfmodul lediglich der Fahrerraum, bzw. der Führerstand angeordnet, wodurch das Kopfmodul dementsprechend kurz ist und entsprechend nur minimale Fahrzeugüberhänge aufweist, ganz im Gegensatz zu den umfangreichen Fahrzeugüberhängen bei der, üblicherweise mit einem Führerstand versehenen, verlängerten Fahrzeugröhre bei, in Fahrtrichtung gesehen, bisher eingesetzten ersten Wagen, insbesondere Fahrgastwagen, die nun erfindungsgemäß dem Kopfmodul nachfolgen.
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Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, dass sich das Drehgestell des Kopfmoduls im Wesentlichen in unmittelbarer Nähe unterhalb des Führerstands befindet, sodass insbesondere bei Kurveneinfahrten der nachfolgende Auflieger, also der nach dem Kopfmodul folgende erste Wagen, bzw. weitere, nachfolgende Wagen, durch das vorlaufende Kopfmodul in die jeweilige Kurve eingelenkt und dadurch Beschleunigungen bzw. Trägheitskräfte auf das physikalische Minimum begrenzt werden, wodurch sich diese in erheblichem Maß verringern.
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Somit erhöht sich einerseits der Fahrkomfort, insbesondere für den Fahrer, und andererseits verringert sich der Verschleiß für Rad und Schiene signifikant, sodass sich dementsprechend erfindungsgemäß ein optimiertes Verschleißverhalten im Rad-/ Schienenkontakt ergibt.
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Darüber hinaus hat die erfindungsgemäße Lösung gemäß des Aufliegerkonzepts den Vorteil, dass die Stabilität der Verbindung zwischen Kopfmodul und nachfolgendem ersten Wagen, insbesondere Fahrgastwagen, mittels des Aufliegens des Wagens auf und der Verbindung mit dem Drehgestell des Kopfmoduls gewährleistet ist und demzufolge keine vertikal übereinander liegenden, festen Verbindungen in einem Gelenk benötigt werden, wie dies insbesondere beim Einsatz von Sänften, also Wagen, die zwischen zwei Fahrwerksmodulen eingefügt werden, zwingend notwendig ist, sodass Gelenke, aber auch die Fahrgaströhre selbst wesentlich geringeren Belastungen, insbesondere durch Torsion ausgesetzt sind, und somit statische Probleme der Fahrgaströhre minimiert werden.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind der Führerstand des Kopfmoduls und der Wagen mittels eines Balgs miteinander verbunden, wobei der Balg einen begehbaren Zugang zwischen dem Führerstand des Kopfmoduls und dem Wagen umgibt. Durch den Balg, insbesondere Faltenbalg kann der Fahrer mittels des begehbaren Zugangs direkt in den nachfolgenden ersten Wagen bzw. in das weitere Fahrzeug gelangen. Zusätzlich oder auch ggf. ausschließlich ist es selbstverständlich auch möglich eine separate Tür im Führerstand zum seitlichen Ausstieg vorzusehen.
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Nach einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Führerstand des Kopfmoduls als einstückige Einheit ausgeführt. Dies ist besonders vorteilhaft, da das Kopfmodul neben dem Drehgestell nur noch die Fahrerkabine, bzw. den Führerstand umfasst, wodurch der gesamte Führerstand entsprechend vorgefertigt und bei der Endmontage, ähnlich wie bei einem LKW, als komplette Einheit auf dem Modul montiert werden kann, was bei den bisher üblichen Lösungen normalerweise nicht möglich ist.
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Dies ist insbesondere im Falle eines Unfalls sehr vorteilhaft, da das Kopfmodul dann, vergleichbar einer „Zugmaschine“ eines LKW-Sattelzugs, innerhalb kürzester Zeit vom Rest des Schienenfahrzeugs entkoppelt und durch ein neues Kopfmodul ersetzt werden kann. Das Wechseln des Kopfmoduls erfolgt dabei auf einfache, unkomplizierte Weise mittels einer entsprechenden Koppelvorrichtung. Der Wechsel eines erfindungsgemäßen Kopfmoduls kann demzufolge sogar auf der Strecke direkt vor Ort erfolgen, so dass aufwendige Bergetätigkeiten entfallen sowie entsprechende Standzeiten und Fahrzeugausfallzeiten minimiert werden können.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Drehgestell des Kopfmoduls wenigstens zwei Bereiche mit unterschiedlicher Höhe bezüglich des Abstandes zum Gleis auf.
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Dabei befindet sich besonders bevorzugt der Bereich mit der größeren Höhe im Wesentlichen im Bereich der, in Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs gesehen, vorderen Achse des Drehgestells.
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Somit kann der Führerstand, bzw. die Fahrerkabine höher, als dies bei Niederflurbahnen sonst üblich ist, angeordnet werden, wodurch sich positive Gestaltungsmöglichkeiten bzgl. der Einleitung von Crashlasten, der Gestaltung des Überlebensraums des Fahrers, Anordnung der Kupplung, etc. ergeben. Gleichzeitig bleibt die normale, gewohnte Höhe für den nachfolgenden Wagen als Auflieger weiter erhalten, wodurch umfangreiche konstruktionstechnische Anpassungen vermieden werden können.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Kopfmodul den Antrieb des Schienenfahrzeugs auf und zieht dementsprechend das Schienenfahrzeug. Somit steht beim nachfolgenden Wagen, insbesondere Fahrgastwagen entsprechender Platz zur Verfügung, um beispielsweise benötigte elektrische Installationen optimaler anordnen zu können. Selbstverständlich ist es alternativ auch möglich den Antrieb des Schienenfahrzeugs nicht im Kopfmodul, sondern anderswo, beispielsweise in einem nachfolgenden Wagen anzuordnen, so dass das Kopfmodul von diesem geschoben wird.
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Nach einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Schienenfahrzeug an beiden Enden jeweils ein Kopfmodul auf. Somit ist das Schienenfahrzeug auch als Zweirichtungsfahrzeug einsetzbar.
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Ansonsten, mit nur einem in Fahrtrichtung vorlaufendem Kopfmodul ist das Schienenfahrzeug dementsprechend als Einrichtungsfahrzeug ausgeführt. Bei dieser Variante schließt das Heck des Schienenfahrzeugs mit der Fahrzeugröhre des letzten Wagens ab, wobei die Gestaltung des Heckdesigns selbstverständlich frei wählbar ist, beispielsweise dem des Kopfmoduls entsprechen kann, oder auch beliebig unterschiedlich gestaltbar ist.
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In beiden Varianten können die dem Kopfmodul nachlaufenden Wagen relativ frei ausgestaltet werden. Der erste nachfolgende Wagen ist in jedem Fall erfindungsgemäß ein sogenanntes Aufliegermodul, das sich, vergleichbar einem LKW-Sattelzug auf das Drehgestell des Kopfmoduls auflagert. Weitere Wagen lagern dann entweder entsprechend auf den jeweils davor laufenden Wagen auf, oder können alternativ auch anders ausgeführte Wagen sein, die beispielsweise über ein Einfach- oder auch ein Doppel-Gelenk angekuppelt werden. In jedem Fall können die nachlaufenden Module unabhängig von der Ausführung des Kopfmoduls, je nach Anwendungsbedarf, auch mit unterschiedlichen Fahrzeugbreiten und/oder hoch- oder niederflurig ausgeführt werden.
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Auch die Schienenfahrzeugzusammensetzung ist in keiner Weise durch die erfindungsgemäße Lösung beschränkt. Hier sind alle üblichen und möglichen unterschiedlichen Zusammensetzungen denkbar und möglich. So ist beispielsweise ein Zweirichtungs-Schienenfahrzeug mit nur einem Wagen und je einem erfindungsgemäßen Kopfmodul auf jeder Seite möglich, wobei der Wagen dementsprechend mit den jeweiligen Enden auf dem Drehgestell des jeweils zugehörigen Kopfmoduls aufliegt.
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Im Weiteren werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
- 1 ein erfindungsgemäßes Schienenfahrzeug mit zwei Kopfmodulen als Zweirichtungsfahrzeug und
- 2 ein erfindungsgemäßes Schienenfahrzeug mit einem Kopfmodul als Einrichtungsfahrzeug.
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1 zeigt ein erfindungsgemäßes Schienenfahrzeug 1, insbesondere Straßenbahn, mit zwei Kopfmodulen 6, 10 als Zweirichtungsfahrzeug, wobei das Schienenfahrzeug 1 hier beispielhaft als fünfteiliges, bzw. fünf-moduliges Schienenfahrzeug 1, beginnend mit dem separaten Kopfmodul 10, gefolgt von den Wagen 3, 4 und 5, die insbesondere als Fahrgastwagen ausgeführt sind, und als Abschluss mit dem zweiten separaten Kopfmodul 6 dargestellt ist.
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Die Zusammensetzung des Schienenfahrzeugs 1 ist lediglich beispielhaft dargestellt und somit in keiner Weise auf die gezeigte Variante beschränkt und umfasst selbstverständlich alle üblichen und möglichen, unterschiedlichen Zusammensetzungen eines Schienenfahrzeugs, insbesondere bezüglich Anzahl und Ausführung der Fahrzeugteile, die denkbar und möglich sind.
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Das Kopfmodul 10 weist dabei lediglich einen Führerstand 12 und ein Drehgestell 14 mit zwei Achsen auf, wobei sich der Führerstand 12 im Wesentlichen über der, in Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs gesehen, vorderen Achse des Drehgestells 14 befindet. Im Vergleich zu den folgenden Wagen 3, 4 und 5 ist das Kopfmodul 10 dementsprechend sehr kurz und weist somit nur minimale Fahrzeugüberhänge gegenüber dem Drehgestell 14, insbesondere der vorderen Achse des Drehgestells 14 auf. Der Wagen 3 ist dabei erfindungsgemäß als Aufliegermodul konstruiert, liegt teilweise auf dem hinteren Teil 16 des Drehgestells 14 des Kopfmoduls 10 auf und stützt sich somit vertikal auf dem Kopfmodul 10 ab, wodurch insbesondere die Stabilität der Verbindung zwischen Kopfmodul 10 und nachfolgendem ersten Wagen 3 gewährleistet ist. Das Kopfmodul 10 ist dabei mittels des Drehgestells 14 im Wesentlichen frei beweglich mit dem Wagen 3 verbunden. Des Weiteren befindet sich am Ende des Wagens 3 zu dessen weiterer Abstützung ein einachsiges Lauffahrwerk.
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Wie in 1 dargestellt, befindet sich das Drehgestell 14 des Kopfmoduls 10 in unmittelbarer Nähe unterhalb des Führerstands 12, sodass insbesondere bei Kurveneinfahrten der nachfolgende Auflieger, also der, nach dem Kopfmodul 10 folgende erste Wagen 3, sowie die nachfolgenden weiteren Fahrzeugteile, Wagen 4 und 5 und das weitere Kopfmodul 6, durch das vorlaufende Kopfmodul 10 in die jeweilige Kurve eingelenkt und dadurch Beschleunigungen bzw. Trägheitskräfte auf das physikalische Minimum begrenzt werden, wodurch sich diese in erheblichem Maß verringern. Dies hat äußerst vorteilhaft zur Folge, dass sich einerseits der Fahrkomfort, insbesondere für den Fahrer, erhöht und andererseits sich der Verschleiß für Rad und Schiene signifikant verringert, sodass sich dementsprechend erfindungsgemäß ein optimiertes Verschleißverhalten im Rad-/ Schienenkontakt ergibt.
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Wie ebenfalls in der 1 gezeigt, weist das Drehgestell 14 des Kopfmoduls 10 zwei Bereiche 15, 16 mit unterschiedlicher Höhe bezüglich des Abstandes zum darunterliegenden Gleis auf. Dabei befindet sich der Bereich mit der größeren Höhe 15 im Wesentlichen im Bereich der, in Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs gesehen, vorderen Achse des Drehgestells 14 und erstreckt sich entsprechend so weit nach hinten, dass der Führerstand 12, bzw. die Fahrerkabine, vollständig darauf angeordnet, bzw. befestigt werden kann. Somit kann der Führerstand 12 höher, als dies bei Niederflurbahnen sonst üblich ist, angeordnet werden, wodurch sich positive Gestaltungsmöglichkeiten bzgl. der Einleitung von Crashlasten, der Gestaltung des Überlebensraums des Fahrers, Anordnung der Kupplung, etc. ergeben. Besonders einfach und kostengünstig kann der Führerstand 12 des Kopfmoduls 10 auf dem vorderen Bereich 15 des Drehgestells 14 befestigt werden, indem dieser als einstückige Einheit vorgefertigt und bei der Endmontage als komplette Einheit montiert wird, was insbesondere erst durch die erfindungsgemäße, insbesondere kurze Ausführung, bzw. räumliche Anordnung des Kopfmoduls 10 möglich ist. Diese Ausführung ist insbesondere auch im Falle eines Unfalls sehr vorteilhaft, da das Kopfmodul 10 dann, vergleichbar einer „Zugmaschine“ eines LKW-Sattelzugs, innerhalb kürzester Zeit vom Rest des Schienenfahrzeugs 1 entkoppelt und durch ein neues Kopfmodul ersetzt werden kann. Das Wechseln des Kopfmoduls 10 erfolgt dabei mittels einer, hier nicht dargestellten, entsprechenden Koppelvorrichtung und kann ggf. sogar unmittelbar auf der Strecke, direkt vor Ort erfolgen, so dass aufwendige Bergetätigkeiten wegfallen, sowie entsprechende Standzeiten und Fahrzeugausfallzeiten minimiert werden können.
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Ausgehend vom Bereich mit der größeren Höhe 15 des Drehgestells 14, auf dem sich der Führerstand 12 befindet, schließt sich nach hinten der Bereich mit der geringeren Höhe 16 des Drehgestells 14 an, auf dem der Wagen 3 teilweise aufliegt und hier mit dem Kopfmodul 10 verbunden ist, wodurch die normale, gewohnte Höhe der, in dieser Darstellung nicht sichtbaren Fahrzeugröhre mit dem Fahrgastraum erhalten bleibt, und somit umfangreiche konstruktionstechnische Anpassungen vermieden werden können.
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Wie in 1 weiter dargestellt, sind der Führerstand 12 des Kopfmoduls 10 und der Wagen 3 zusätzlich mittels eines Balgs, insbesondere Faltenbalgs 18, miteinander verbunden. Der Faltenbalg 18 umgibt einen, in dieser Darstellung nicht sichtbaren, begehbaren Zugang zwischen dem Führerstand 12 des Kopfmoduls 10 und dem Wagen 3, wodurch der Fahrer einen direkten Zugang in den Wagen 3, bzw. in den Fahrgastraum des Schienenfahrzeugs 1 hat. Zusätzlich oder auch ggf. ausschließlich kann bei Bedarf eine separate Tür im Führerstand 12 zum seitlichen Ausstieg des Fahrers eingebaut werden (hier nicht dargestellt).
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Der Antrieb des Schienenfahrzeugs 1 kann vorteilhafterweise im Kopfmodul 10 insbesondere im Bereich des Drehgestells 14 angebracht werden, sodass das Kopfmodul 10 dementsprechend das Schienenfahrzeug 1 zieht, wodurch beispielsweise beim nachfolgenden Wagen 3, entsprechender Platz zur Verfügung steht, um beispielsweise benötigte elektrische Installationen optimaler anordnen zu können. Selbstverständlich ist es alternativ auch möglich den Antrieb des Schienenfahrzeugs 1 nicht im Kopfmodul 10, sondern in einem der nachfolgenden Wagen, beispielsweise Wagen 3 anzuordnen, so dass das Kopfmodul 10 von diesem geschoben wird.
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Gemäß Darstellung in 1 weist das Schienenfahrzeug 1 an beiden Enden jeweils ein Kopfmodul 10 und 6 auf und ist somit als Zweirichtungsfahrzeug ausgeführt bzw. einsetzbar. Dabei sind die Kopfmodule 10 und 6 vorteilhafterweise identisch ausgeführt, sodass die vorstehenden Ausführungen zum Kopfmodul 10 ohne Einschränkung auch für das Kopfmodul 6 gelten.
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2 zeigt ein erfindungsgemäßes Schienenfahrzeug 2, insbesondere Straßenbahn, mit einem Kopfmodul 10 als Einrichtungsfahrzeug, wobei das Schienenfahrzeug 2 hier beispielhaft als vierteiliges, bzw. vier-moduliges Schienenfahrzeug 2, beginnend mit dem separaten Kopfmodul 10, gefolgt von den Wagen 3, 4 und 25, die insbesondere als Fahrgastwagen ausgeführt sind, wobei das Heck 26 den Abschluss des Schienenfahrzeugs 2 bildet und mit dem Wagen 25 einstückig verbunden ist.
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Die Zusammensetzung des Schienenfahrzeugs 2 ist ebenfalls lediglich beispielhaft dargestellt und somit in keiner Weise auf die gezeigte Variante beschränkt und umfasst selbstverständlich alle üblichen und möglichen, unterschiedlichen Zusammensetzungen eines Schienenfahrzeugs, insbesondere bezüglich Anzahl und Ausführung der Fahrzeugteile, die denkbar und möglich sind.
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Das in 2 gezeigte Schienenfahrzeug 2 weist nur ein, in einer Fahrtrichtung vorlaufendes Kopfmodul 10 auf und ist dementsprechend als Einrichtungsfahrzeug ausgeführt. Das in der 2 dargestellte Kopfmodul 10 ist identisch zu dem Kopfmodul 10 aus der 1 ausgeführt, so dass auch hierfür alle vorgenannten, diesbezüglichen Ausführungen uneingeschränkt gelten. Bei dieser Variante des Schienenfahrzeugs 2 als Einrichtungsfahrzeug bildet das Heck 26 des Wagens 25 den Abschluss des Schienenfahrzeugs 2, wobei die Gestaltung des Heckdesigns von Wagen 25, insbesondere Heck 26, hier beispielsweise dem des Kopfmoduls 10 entspricht. Grundsätzlich ist die Gestaltung des Heckdesigns des hier gezeigten Einrichtungsfahrzeugs 2 jedoch frei wählbar. Somit kann dementsprechend bei Bedarf das Heck 26 beliebig unterschiedlich zum Kopfmodul 10 gestaltet werden.
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Darüber hinaus können sowohl bei den in 1 als auch bei den in 2 beispielhaft gezeigten, bzw. stellvertretend umfassten Varianten der Schienenfahrzeuge 1, 2 die, den Kopfmodulen 6, 10 nachlaufenden Wagen 3, 4, 5, 25 relativ frei ausgestaltet werden. Der erste nachfolgende Wagen 3 bzw. 5 ist in jedem Fall erfindungsgemäß ein sogenanntes Aufliegermodul, das sich, vergleichbar einem LKW-Sattelzug, auf das Drehgestell 14 des Kopfmoduls 10, bzw. auf das entsprechende Drehgestell des Kopfmoduls 6 auflagert. Die weiteren Wagen 4 und 25 sind, wie in 1 und 2 angedeutet, alternativ beispielsweise über ein Einfach- oder ein Doppel-Gelenk angekuppelt. In jedem Fall können die nachlaufenden Wagen 3, 4, 5, 25, unabhängig von der Ausführung der Kopfmodule 6, 10, je nach Anwendungsbedarf auch mit unterschiedlichen Fahrzeugbreiten und/oder hoch- oder niederflurig ausgeführt werden.
