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[Technisches Gebiet]
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Eisenbahnwagen mit einem Kollisionsenergieabsorptionsaufbau, der bei einer Kollision die Kollisionsenergie durch eine plastische Verformung aufnimmt, wobei sich der Aufbau an einer Durchgangsöffnung am Endaufbau des Eisenbahnwagens befindet, durch die sich Personal und Passagiere von einem Wagen zu einem anderen bewegen.
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[Stand der Technik]
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Ein Eisenbahnwagen besteht aus einem Bodenrahmen, der die Bodenfläche des Wagens bildet, Seitenaufbauten, die in der Breitenrichtung an den Enden des Bodenrahmens senkrecht an diesem angebracht sind und die Seitenwände des Eisenbahnwagens bilden, Endaufbauten, die an den Längsenden des Bodenrahmens senkrecht an diesem angebracht sind, und einem Dachaufbau, der an den oberen Enden der Seitenaufbauten und der Endaufbauten angebracht ist und das Dach des Wagens bildet. An der Unterseite des Bodenrahmens sind Drehschemel angebracht, die sich in der Breitenrichtung des Wagens zu den beiden Endabschnitten des Bodenrahmens erstrecken, um die Fahrkräfte oder Bremskräfte am Bodenrahmen aufzunehmen, Träger an beiden Längsenden des Bodenrahmens, ein Mittelträger zum Verbinden der Drehschemel und der Träger mit einer Kupplung zum Verbinden des Wagens mit einem anderen Wagen, und Seitenträger, die sich in der Längsrichtung des Bodenrahmens an der Unterseite an den Enden in der Breitenrichtung des Bodenrahmens erstrecken. Der Bodenrahmen weist zur Aufnahme dieser Träger eine hohe Steifigkeit auf.
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Wenn ein Zug aus einer Anzahl von Eisenbahnwagen auf einem Gleis gegen ein Hindernis prallt, kollidiert nicht nur der vordere Wagen des Zuges mit dem Hindernis, sondern es kollidieren auch die Längsenden der einzelnen Wagen des Zuges miteinander. Der Bodenrahmen der Wagen ist wie beschrieben steif ausgebildet, so daß er sich nicht leicht zusammenschieben läßt. Da sich der Bodenrahmen nicht zusammenschiebt, absorbiert er den Stoß durch die Kollision auch nicht, so daß der Stoß, der bei der Kollision mit einem Hindernis auftritt, auf das Personal und die Passagiere im Wagen einwirkt.
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Es ist bekannt, zur Verringerung des eine Kollision begleitenden Stoßes Energieabsorptionselemente aus zwei ebenen Platten vorzusehen, die durch mittels Extrusion erzeugte Rippen verbunden sind, und einen Kollisionsenergieabsorptionsaufbau mit diesen Energieabsorptionselementen so anzuordnen, daß deren Extrusionsrichtung der Längsrichtung des Wagens entspricht (siehe Druckschrift
JP 2007 -
326 550 A ).
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Andererseits befindet sich am Endaufbau des Eisenbahnwagens ein Durchgang mit einem Durchgangsfaltenbalg, durch den sich Personal und Passagiere von einem Wagen zum anderen bewegen. Deshalb wurde schon vorgeschlagen, zwischen dem Durchgangsfaltenbalg und dem Durchgang einen Kollisionsenergieabsorptionsaufbau mit einem Energieabsorptionselement anzubringen (siehe auch
EP 1 580 094 A1 ) oder das Energieabsorptionselement an Stelle des Durchgangsfaltenbalgs anzuordnen (
DE 197 49 507 A1 und
JP 2010 -
241 373 A ).
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[Zusammenfassende Darstellung der Erfindung]
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[Technisches Problem]
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Der oben beschriebene Kollisionsenergieabsorptionsaufbau benötigt neben dem Raum für Personal und Passagiere (im folgenden „Kabinenraum“ genannt) auch noch Platz, so daß der Kabinenraum und die Konstruktionsfreiheit dadurch eingeschränkt werden.
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Bei dem oben beschriebenen Kollisionsenergieaufbau ist die Spitzenlast, wenn die Energieabsorptionselemente zusammengedrückt werden, sehr hoch, und es gibt Fälle, bei denen der auf das Personal und die Passagiere einwirkende Stoß bei einer Kollision nicht ausreichend abgeschwächt wird oder der Kabinenraum von dem Stoß beeinträchtigt wird.
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Bei der Anordnung nach der Druckschrift
JP 2007 -
326 550 A sind die Energieabsorptionselemente so angeordnet, daß sie in der Längsrichtung des Eisenbahnwagens zusammengedrückt werden und in der Breitenrichtung des Wagens linear verschoben werden. Wenn Energieabsorptionselemente mit einer bestimmten Länge oder länger verwendet werden, können sich daher die Energieabsorptionselemente bei der Energieabsorption aufbiegen. Es ist daher schwierig, mit der Anordnung nach der
JP 2007 -
326 550 A eine gegebene Energie zu absorbieren.
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Außerdem ist bei der Anordnung nach der
JP 2007 -
326 550 A in der Längsrichtung des Wagens extrem viel Platz für die Anbringung des Kollisionsenergieabsorptionsaufbaus erforderlich.
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Bei der Anordnung nach der Druckschrift
JP 2010 -
241 373 A wird über die Energieabsorptionselemente bei der Kollision eine gleichmäßige Last auf die Wagenteile übertragen. Wenn zum Beispiel der Dachaufbau für den Kabinenraum neben dem Kollisionsenergieabsorptionsaufbau weniger Festigkeit oder Steifigkeit aufweist als der Bodenrahmen, ist es erforderlich, die Stauchkraft der Energieabsorptionselemente zu verringern, damit die Teile des Dachaufbaus nicht beschädigt werden. Es ist daher schwierig, mit der Anordnung nach der
JP 2010 -
241 373 A ausreichend Kollisionsenergie zu absorbieren.
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Außerdem können bei der Anordnung nach der Druckschrift
JP 2010 -
241 373 A die Energieabsorptionselemente leicht vom Wagenaufbau entfernt werden. Durch diese praktische Anbringung der Energieabsorptionselemente können die Elemente jedoch bei einer Kollision aus der Anbringungsposition verschoben werden. Es ist daher schwierig, mit der Anordnung nach der
JP 2010 -
241 373 A die Kollisionsenergie zuverlässig zu absorbieren.
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Das Problem, das zu lösen ist, besteht also darin, wie der Durchgang am Endaufbau des Eisenbahnwagens für das Personal und die Passagiere als Stelle für die Anbringung des Kollisionsenergieabsorptionsaufbaus am Eisenbahnwagen vorgesehen werden kann.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Probleme des Standes der Technik durch einen Kollisionsenergieabsorptionsaufbau mit einer hohen Zuverlässigkeit und einen Eisenbahnwagen mit einem solchen Kollisionsenergieaufbau zu schaffen, bei dem nur wenig Platz für die Anbringung erforderlich ist und der in der Lage ist, ausreichend Kollisionsenergie aufzunehmen, um zu verhindern, daß die Teile des Kabinenraums Schaden erleiden.
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[Lösung des Problems]
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird gelöst durch einen Eisenbahnwagen mit einem Kollisionsenergieabsorptionsaufbau nach den anhängenden Patentansprüchen.
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Der Durchgangsöffnungsrahmen mit dem Kollisionsenergieabsorptionsaufbau umfaßt vorzugsweise ein metallisches Formelement, das mittels integraler Formbildung ausgebildet wird; und eine Anzahl von Energieabsorptionselementen, die getrennt voneinander in der Längsrichtung des Formelements angeordnet sind; wobei das Formelement mit den Energieabsorptionselementen längs des Umfangsrandes der Durchgangsöffnung ausgebildet ist, die sich in der Längsrichtung eines Eisenbahnwagens im Endabschnitt des Wagens befindet.
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Der Kollisionsenergieabsorptionsaufbau umfaßt des weiteren ein Energieabsorptionselement zwischen dem Durchgangsöffnungsrahmen und dem metallischen Durchgangsfaltenbalgrahmen, der am Durchgangsöffnungsrahmen angebracht ist, wobei, wenn der Eisenbahnwagen mit einem Hindernis kollidiert, das Energieabsorptionselement zusammengedrückt wird, um Kollisionsenergie zu absorbieren.
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[Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung]
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Bei dem erfindungsgemäßen Kollisionsenergieabsorptionsaufbau, dem erfindungsgemäßen Durchgangsöffnungsrahmen mit dem Kollisionsenergieaufbau und bei dem erfindungsgemäßen Eisenbahnwagen wird der Raum innerhalb des Durchgangsöffnungsrahmens, der bisher nicht genutzt wurde, für die Anordnung des Kollisionsenergieabsorptionsaufbaus ausgenutzt, so daß der Kollisionsenergieabsorptionsaufbau insgesamt weniger Platz benötigt. Da der Kollisionsenergieabsorptionsaufbau in ebener Form längs des Umfangsrands des Durchgangsrahmens angeordnet werden kann, tritt kein Einknicken der ganzen Energieabsorptionsvorrichtung wie beim Stand der Technik auf, und es werden ein Kollisionsenergieabsorptionsaufbau, ein Durchgangsöffnungsrahmen und ein Eisenbahnwagen geschaffen, die genügend Kollisionsenergie aufnehmen können und sehr zuverlässig sind, so daß das Auftreten von Schäden an den den Kabinenraum bildenden Teilen verhindert wird.
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Figurenliste
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- 1 zeigt schematisch beispielhaft einen Eisenbahnwagen mit einem Durchgangsfaltenbalg an einem Endaufbau.
- 2 zeigt schematisch den Querschnitt A-A durch den Eisenbahnwagen der 1, gesehen von der Seite des Wagenendes in der Längsrichtung des Wagens.
- 3 ist eine vergrößerte Ansicht des Bereichs B der 2 und zeigt den Aufbau eines Durchgangsöffnungsrahmens bei dem Kollisionsenergieabsorptionsaufbau der Ausführungsform 1.
- 4 zeigt den Zustand beim Anbringen eines Durchgangsfaltenbalgrahmens am Durchgangsöffnungsrahmen der 3.
- 5 zeigt den Querschnitt C-C in der 2 mit den Einzelheiten der Verbindung des Durchgangsfaltenbalgrahmens mit dem Durchgangsöffnungsrahmen.
- 6 zeigt, wie der Kollisionsenergieabsorptionsaufbau der Ausführungsform 1 Energie absorbiert.
- 7 zeigt einen Kollisionsenergieabsorptionsaufbau nach Ausführungsform 2.
- 8 zeigt den Lastverlauf bei einer Kollision mit dem Kollisionsenergieabsorptionsaufbau der Ausführungsform 2.
- 9 zeigt einen Querschnitt zur Darstellung des Kollapsbereichs der Energieabsorptionselemente bei dem Kollisionsenergieabsorptionsaufbau nach Ausführungsform 3.
- 10 ist eine Schnittansicht zur Darstellung der Verbindung des Durchgangsfaltenbalgrahmens mit dem Durchgangsöffnungsrahmen bei dem Kollisionsenergieabsorptionsaufbau nach Ausführungsform 4.
- 11 ist eine Schnittansicht zur Darstellung der Verbindung des Durchgangsfaltenbalgrahmens mit dem Durchgangsöffnungsrahmen bei dem Kollisionsenergieabsorptionsaufbau nach Ausführungsform 5.
- 12 ist eine Schnittansicht zur Darstellung der Verbindung des Durchgangsfaltenbalgrahmens mit dem Durchgangsöffnungsrahmen bei dem Kollisionsenergieabsorptionsaufbau nach Ausführungsform 6.
- 13 ist eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform 7, bei der an einem Eisenbahnwagen Energieabsorptionselemente in verteilter Form angebracht sind.
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[Beschreibung von Ausführungsformen]
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Anhand der Zeichnungen wird nun ein beispielhafter Eisenbahnwagen mit einem erfindungsgemäßen Kollisionsenergieabsorptionsaufbau in einer Durchgangsöffnung beschrieben.
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Die 1 zeigt schematisch ein Beispiel für einen Eisenbahnwagen mit einem am Endaufbau angebrachten Durchgangsfaltenbalg. Der Eisenbahnwagen 1 umfaßt einen Bodenrahmen 2, der eine Bodenfläche ausbildet, einen Dachaufbau 3 für ein Dach, Seitenaufbauten 4 (von denen nur eine Seite gezeigt ist), die den Bodenrahmen 2 mit dem Dachaufbau 3 verbinden und die in der Längsrichtung des Wagens linke und rechte Seitenwände bilden, und Endaufbauten 5 (von denen nur einer gezeigt ist), die vom Bodenrahmen 2, dem Dachaufbau 3 und den Seitenaufbauten 4 umgeben sind und die Ebenen bilden, die die beiden Enden des Wagens in Längsrichtung schließen. In den Seitenaufbauten 4 sind Öffnungen für Fenster und Türen vorgesehen. Im mittleren Bereich jedes Endaufbaus ist als Eingang für einen Durchgang, durch den sich das Personal und die Passagiere von einem Wagen zum nächsten Wagen bewegen, eine Öffnung ausgebildet. Der Durchgang befindet sich innerhalb eines flexiblen, akkordeonförmigen Durchgangsfaltenbalgs 60. Der Durchgangsfaltenbalg 60 ist über einen Durchgangsfaltenbalgrahmen 70 an der Außenseite des Wagens am Endaufbau 5 angebracht und steht mit einem anderen Durchgangsfaltenbalgrahmen 70 am nächsten Wagen in Verbindung.
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Die 2 zeigt schematisch einen Querschnitt A-A durch den Eisenbahnwagen der 1, gesehen von der Endseite des Wagens in Längsrichtung des Wagens. In der Mitte des Endaufbaus 5 ist eine Durchgangsöffnung 6 als Eingang für den Durchgang ausgebildet, durch den sich Personal und Passagiere von einem Wagen zum nächsten bewegen. Die Durchgangsöffnung 6 ist von einem Durchgangsöffnungsrahmen 50 mit einem rechteckigen Aufbau aus vertikalen Pfosten 52, 52, die an den Längsendabschnitten des Bodenrahmens 2 nach oben stehen, einem oberen horizontalen Querträger 54, der die oberen Enden der beiden vertikalen Säulen 52, 52 verbindet, und einem unteren horizontalen Querträger 56 über dem Bodenrahmen 2 in dessen Längsrichtung umgeben.
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Der in der 1 gezeigte Durchgangsfaltenbalg 60 ist mit dem Durchgangsfaltenbalgrahmen 70 verbunden, und durch Anbringen des Durchgangsfaltenbalgrahmens 70 am Durchgangsöffnungsrahmen 50 (siehe 2) wird der Durchgangsfaltenbalg 60 am Wagenende an dem Eisenbahnwagen 1 angebracht und in seinem Inneren ein Durchgang ausgebildet.
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<Ausführungsform 1>
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Die 3 ist eine vergrößerte Ansicht des Bereichs B in der 2, die den Aufbau eines Durchgangsöffnungsrahmens in einem Kollisionsenergieabsorptionsaufbau gemäß Ausführungsform 1 zeigt. Der erfindungsgemäße Durchgangsöffnungsrahmen 50 besteht aus einer Basisplatte 102 und zwei Seitenplatten 104, die zusammen ein Formelement mit einer kanalartigen Nut mit quadratischem Querschnitt bilden, das an einer Seite des Elements offen ist. Das Formelement ist in der Längsrichtung des Wagenkörpers offen, das heißt zum Durchgangsfaltenbalgrahmen 70 hin. Bei dem Kollisionsenergieabsorptionsaufbau sind in das Formelement Energieabsorptionselemente 110 eingesetzt, die durch plastische Verformung Energie aufnehmen können, wobei die Energieabsorptionselemente 110 passend in das Formelement eingesetzt sind und in der Längsrichtung des Elements so beabstandet sind, daß zwischen benachbarten Energieabsorptionselementen 110, 110 ein Kollapsbereich 130A entsteht. Der Kollapsbereich 130A entspricht dem Ausmaß der Verformung der Energieabsorptionselemente beim Ausbeulen in der Richtung quer zur Zusammendrückrichtung, wenn das Energieabsorptionselement bei einer Kollision des Eisenbahnwagens mit einem Hindernis kollabiert.
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Der Durchgangsöffnungsrahmen 50 ist so angeordnet, daß er längs des gesamten Umfangsrandes der Durchgangsöffnung 6 im Endaufbau 5 der 2 verläuft.
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Die 4 zeigt den Zustand, wenn ein Durchgangsfaltenbalgrahmen an dem Durchgangsöffnungsrahmen der 3 angebracht ist. Der Kollisionsenergieabsorptionsaufbau 10 wird durch Anbringen des Durchgangsfaltenbalgrahmens 70 am Durchgangsöffnungsrahmen 50 mittels der Energieabsorptionselemente 110 unter Verwendung von Befestigungsteilen 120A ausgebildet.
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Die 5 ist eine Schnittansicht längs der Linie C-C in der 2 und zeigt die Einzelheiten des Verfahrens zum Anbringen des Durchgangsfaltenbalgrahmens am Durchgangsöffnungsrahmen. Das Befestigungsteil 120A durchsetzt das der Energieabsorptionselement 110 und den Durchgangsfaltenbalgrahmen 70 und hält diese Komponenten am Durchgangsöffnungsrahmen 50. Senkrecht zur Zusammendrückrichtung (in Längsrichtung des Befestigungsteils 120A) weisen das Energieabsorptionselement 110 und der Durchgangsfaltenbalgrahmen 70 eine Öffnung auf, durch die das Befestigungsteil 120A zu einer der Seitenplatten verläuft, die den Durchgangsöffnungsrahmen 50 bilden. Das Energieabsorptionsverhalten des Energieabsorptionselements 110 hängt vom Verformungsverhalten in der Ebene ab, die parallel zur Zusammendrückrichtung liegt, so daß die Öffnung, durch die das Befestigungsteil 120A verläuft (das Befestigungsteil 120A weist keinen Schraubeingriff auf), nicht viel Einfluß auf das Energieabsorptionsverhalten hat. Da das Energieabsorptionselement 110 zu einer Form zusammengedrückt wird, die von den Seitenplatten 104, 104 und dem die Verbindung mit dem Durchgangsöffnungsrahmen 50 herstellenden Befestigungsteil 120A bestimmt wird, kann Kollisionsenergie wirkungsvoll absorbiert werden.
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Wenn auf den Durchgangsöffnungsrahmen 50 und den Durchgangsfaltenbalgrahmen 70 eine Kraft in einer Richtung einwirkt, durch die die beiden Elemente auseinandergezogen werden, übt der Kopf des Befestigungsteils 120A einen Gegendruck (eine Kraft, die den Durchgangsöffnungsrahmen 50 und den Durchgangsfaltenbalgrahmen 70 so zusammenhält, daß sie nicht getrennt werden) aus. Wenn dagegen eine Kraft in einer Richtung einwirkt, in der der Durchgangsöffnungsrahmen 50 und der Durchgangsfaltenbalgrahmen 70 zusammengedrückt werden, tritt kein Gegendruck auf. Das heißt, daß kein Gegendruck gegen die Kompressionskraft am Befestigungsteil 120A auftritt, wenn der Durchgangsfaltenbalgrahmen 70 das Energieabsorptionselement 110 zusammendrückt. Das Befestigungsteil 120A verhindert daher nicht die Absorption von Kollisionsenergie durch das Energieabsorptionselement 110.
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Die Querschnittform des Energieabsorptionselements 110 setzt sich aus einem Rahmen und einem Gitter zusammen. Die dargestellt Form ist jedoch nur ein Beispiel, und es ist jede beliebige Form möglich, solange sie in einer Ebene parallel zur Zusammendrückrichtung ein Verformungsverhalten aufweist. Wenn das Energieabsorptionselement 110 durch Strangpressen ausgebildet wird, kann die Richtung, in die das Element geschoben wird, entweder parallel oder senkrecht zur Zusammendrückrichtung liegen.
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Die 6 zeigt, wie der Kollisionsenergieabsorptionsaufbau 10 der 4 Kollisionsenergie absorbiert. Wenn der Eisenbahnwagen eine Kollision erleidet, wird zuerst der Durchgangsfaltenbalg zwischen den Wagen zusammengedrückt, und wenn der Durchgangsfaltenbalg vollständig zusammengedrückt ist, wird der Durchgangsfaltenbalgrahmen 70 ins Innere (zur Innenseite) des Durchgangsöffnungsrahmens 50 geschoben, wobei der Durchgangsfaltenbalgrahmen 70 von den Seitenplatten 104, 104 des Durchgangsöffnungsrahmens 50 geführt wird, wie es in der 6 gezeigt ist. Bei diesem Vorgang wird von den Energieabsorptionselementen 110, die zusammengedrückt werden, Kollisionsenergie absorbiert, so daß die Energie sicher absorbiert werden kann, ohne daß die Verbindungsflächen des Durchgangsfaltenbalgrahmens 70 und des Energieabsorptionselements 110 bei der Energieabsorption verschoben werden.
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Gleichzeitig wird, da das Energieabsorptionselement 110 längs des Umfangsrandes der Durchgangsöffnung 6 in planarer Form angeordnet ist, im Vergleich zu dem Fall, daß das Energieabsorptionselement linear in der Breitenrichtung des Eisenbahnwagens angeordnet ist, verhindert, daß das Energieabsorptionselement 110 als Ganzes einknickt, so daß eine bestimmte Menge an Energie absorbiert wird. Das heißt, daß durch die Anordnung einer Anzahl von Energieabsorptionselementen 110 geringer Länge in der Zusammendrückrichtung und in einer Ringform längs des Umfangsrandes der Durchgangsöffnung 6 das Energieabsorptionselement 110 nicht leicht als Ganzes einknickt.
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<Ausführungsform 2>
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Die 7 ist eine Ansicht eines Kollisionsenergieabsorptionsaufbaus gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung und die 8 eine Darstellung des Lastverlaufs bei einer Kollision des Kollisionsenergieabsorptionsaufbaus von Ausführungsform 2.
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Der Durchgangsöffnungsrahmen 50 des Kollisionsenergieabsorptionsaufbaus besteht aus einer Basisplatte 102 und zwei Seitenplatten 104, 104, und der Querschnitt, den die Basisplatte 102 und die Seitenplatten 104, 104 bilden, ist so geformt, daß er an einer Seite der Rechteckform offen ist. Die Öffnung des Formelements weist in die Richtung zum Durchgangsfaltenbalgrahmen 70. Der Kollisionsenergieabsorptionsaufbau absorbiert durch die plastische Verformung der Energieabsorptionselemente 110 Energie und ist dadurch gekennzeichnet, daß bei der Anordnung Energieabsorptionselemente 110 mit unterschiedlichen Abmessungen in der Dickenrichtung in das Innere des Formelements eingesetzt werden, die so angeordnet sind, daß sie in der Längsrichtung des Formelements voneinander getrennt sind und dazwischen Kollapsbereiche 130A ausgebildet sind.
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Der Unterschied t in der Dicke (Länge in der Zusammendrückrichtung) der Energieabsorptionselemente 110 ist unterschiedlich, so daß bei der Absorption von Energie ein Energieabsorptionselement mit größerer Dicke (im gezeigten Beispiel das obere Element 110) zuerst vom Durchgangsfaltenbalgrahmen 70 zusammengedrückt wird (siehe 6) und sich plastisch verformt, und erst danach die Energieabsorptionselement mit geringerer Dicke (im gezeigten Beispiel das untere Element 110) nacheinander vom Durchgangsfaltenbalgrahmen 70 zusammengedrückt werden und sich plastisch verformen. Im Ergebnis wird wie in der 8 gezeigt die anfängliche Spitzenbelastung bei der Verformung der Energieabsorptionselemente deutlich reduziert, wie es das Last-Verformungs-Diagramm des erfindungsgemäßen Kollisionsenergieabsorptionsaufbaus (ausgezogene Linie) im Vergleich mit dem Last-Verformungs-Diagramm des Kollisionsenergieabsorptionsaufbaus nach dem Stand der Technik (gestrichelte Linie) zeigt.
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<Ausführungsform 3>
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Die 9 ist eine Schnittansicht zur Darstellung des Kollapsbereichs des Energieabsorptionselements bei einem Kollisionsenergieabsorptionsaufbau gemäß Ausführungsform 3. Der Kollisionsenergieabsorptionsaufbau 10 der 9 hat eine Querschnittform, bei der in der Breitenrichtung des Durchgangsöffnungsrahmens 50 Kollapsbereiche 130B für die Energieabsorptionselemente 110 vorgesehen sind. Durch das Vorsehen der Kollapsbereiche 130B in der Breitenrichtung des Durchgangsöffnungsrahmens 50 brauchen der Durchgangsöffnungsrahmen 50 und die Energieabsorptionselemente 110 beim Zusammenbau des Kollisionsenergieabsorptionsaufbaus 10 nicht in den Durchgangsöffnungsrahmen 50 eingepaßt werden, und die Toleranzgrenzen für die Größe der Energieabsorptionselemente 110 können großzügig angesetzt werden, so daß die Herstellung des Energieabsorptionselements leichter ist.
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<Ausführungsform 4>
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Die 10 ist eine Schnittansicht für die Art der Verbindung eines Durchgangsfaltenbalgrahmens mit einem Durchgangsöffnungsrahmen bei einem Kollisionsenergieabsorptionsaufbau gemäß Ausführungsform 4. Wie in der Schnittansicht zu sehen ist, umfaßt der Kollisionsenergieabsorptionsaufbau 10 der 10 einen Durchgangsfaltenbalgrahmen 70 mit einer Basis 71, die im wesentlichen parallel zum Endaufbau 5 angeordnet ist, und einer Verlängerung 72, die sich in der Längsrichtung des Eisenbahnwagens an einem Ende in der Breitenrichtung von der Basis 71 weg erstreckt. Die horizontale Querschnittform des Durchgangsfaltenbalgrahmens 70 ist daher im wesentlichen L-förmig. Die Verlängerung 72 des Durchgangsfaltenbalgrahmens 70 ist an der Stelle angeordnet, die zur Durchgangsöffnung 6 zeigt, und in dem Raum, der vom Durchgangsöffnungsrahmen 50 und der konkaven Seite des im wesentlichen L-förmigen Querschnitts aus der Basis 71 und der Verlängerung 72 des Durchgangsfaltenbalgrahmens 70 gebildet wird, ist ein Energieabsorptionsabschnitt 110 angeordnet. Bei der Ausführungsform 4 hat der Durchgangsfaltenbalgrahmen 70 einen im wesentlichen L-förmigen Querschnitt, es kann statt dessen aber auch der Durchgangsöffnungsrahmen 50 einen im wesentlichen L-förmigen Querschnitt aufweisen.
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Wenn der Eisenbahnwagen einer Kollision unterliegt, wird zuerst der Durchgangsfaltenbalg zwischen den Wagen zusammengedrückt, und wenn der Durchgangsfaltenbalg 60 vollständig zusammengedrückt ist, wird das Energieabsorptionselement 110 von der Verlängerung 72 des Durchgangsfaltenbalgrahmens 70 in eine Form gedrückt, die von der Oberfläche bestimmt wird, die die Durchgangsöffnung 6 des Durchgangsöffnungsrahmens 50 bildet. Bei dieser Anordnung können die Energieabsorptionselemente 110 zusammengedrückt werden, ohne daß die Verbindungsflächen zwischen dem Durchgangsfaltenbalgrahmen 70 und dem Energieabsorptionselement 110 verschoben werden, so daß der Energieabsorptionsaufbau 10 sicher Kollisionsenergie absorbieren kann. Damit bei der Absorption von Kollisionsenergie der Durchgangsfaltenbalgrahmen 70 zuverlässig vom Durchgangsöffnungsrahmen 50 geführt wird, kann das vordere Ende der Verlängerung 72 des Durchgangsfaltenbalgrahmens 70 in der Längsrichtung des Wagens um die Länge δ vorstehen, um eine Überlappung mit dem Durchgangsöffnungsrahmen 50 herzustellen. Wenn bei dieser Anordnung Scherkräfte zum Beispiel bei einer Kollision des Eisenbahnwagens in einer Kurve auf das Befestigungsteil 120A zwischen dem Durchgangsfaltenbalgrahmen 70 und dem Durchgangsöffnungsrahmen 50 einwirken, unterstützen die Verlängerung 72 des Durchgangsfaltenbalgrahmens 70 und der Durchgangsöffnungsrahmen 50 einander im Bereich der anfänglichen Eindringtiefe δ, so daß die Kollisionsenergie zuverlässig absorbiert wird, ohne daß sich die Verbindungsflächen zwischen dem Durchgangsfaltenbalgrahmen 70 und dem Durchgangsöffnungsrahmen 50 verschieben.
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Bei der obigen Anordnung ist das Energieabsorptionselement 110 des Energieabsorptionsaufbaus 10 an der Innenseite des Durchgangsfaltenbalgrahmens 70 angebracht, und es ist nicht erforderlich, eine Öffnung (vgl. 3) im Querschnitt des Durchgangsöffnungsrahmens 50 vorzusehen. Es ist daher möglich, den Durchgangsöffnungsrahmen 50 mit einer hohen Biegesteifigkeit auszubilden, so daß die Dicke der anderen Komponenten des Aufbaus des Eisenbahnwagens 1 reduziert werden kann und das Gewicht des Wagens abnimmt. Damit der Durchgangsfaltenbalgrahmen 70 nicht mit dem Endaufbau 5 in Kontakt kommt und den Endaufbau 5 beschädigt, wenn die Energieabsorptionselemente 110 zusammengedrückt werden, wird die Querschnittsform des Durchgangsfaltenbalgrahmens 70 vorzugsweise so ausgestaltet, daß kein Kontakt mit dem Endaufbau 5 möglich ist, etwa dadurch, daß verhindert wird, daß der Rahmen 70 in der Zusammendrückrichtung mit dem Endaufbau 5 überlappt, wie es in der 11 gezeigt ist. Der in der 10 gezeigte Durchgangsfaltenbalgrahmen 70 weist auf zur Durchgangsöffnung 6 weisenden Seite einen Wandabschnitt auf, so daß das Energieabsorptionselement 110 von der Durchgangsöffnung 6 her nicht sichtbar ist. Es ist jedoch nicht erforderlich, einen solchen Wandabschnitt vorzusehen, und in einem solchen Fall wird die Durchgangsöffnung 6 um die Dicke des Wandabschnitts breiter.
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<Ausführungsform 5>
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Die 11 zeigt einen Kollisionsenergieabsorptionsaufbau 10 gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung mit einer Querschnittform, bei der der Durchgangsfaltenbalgrahmen 70 mittels eines Befestigungsteils 120A im Inneren des Durchgangsöffnungsrahmens 50 mit einer anfänglichen Eindringtiefe δ befestigt ist. Durch das Einsetzen des Durchgangsfaltenbalgrahmens 70 durch den offenen Abschnitt des Rahmens 50 in das Innere des Durchgangsöffnungsrahmens 50 unterstützen der Durchgangsfaltenbalgrahmen 70 und der Durchgangsöffnungsrahmen 50 einander im Bereich der anfänglichen Eindringtiefe δ, wenn auf das Befestigungsteil 120A zwischen dem Durchgangsfaltenbalgrahmen 70 und dem Durchgangsöffnungsrahmen 50 bei einer Kollision in einer Kurve und dergleichen eine Scherkraft einwirkt. Die Kollisionsenergie kann daher zuverlässig absorbiert werden, ohne daß sich die Verbindungsflächen zwischen dem Durchgangsfaltenbalgrahmen 70 und dem Energieabsorptionselement 110 verschieben.
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<Ausführungsform 6>
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Die 12 zeigt einen Kollisionsenergieabsorptionsaufbau 10 gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung mit einer Querschnittform, bei der Befestigungsteile 120A das Energieabsorptionselement 110 mit der Basisplatte des Durchgangsöffnungsrahmens 50 und das Energieabsorptionselement 110 mit dem Durchgangsfaltenbalgrahmen 70 verbinden, ohne das Energieabsorptionselement 110 zu durchsetzen. Jedes Befestigungsteil 120A ist durch einen Schraubeingriff fest mit dem Durchgangsfaltenbalgrahmen 70 bzw. dem Durchgangsöffnungsrahmen 50 verbunden. Da das Energieabsorptionselement 110 jeweils mit dem Durchgangsfaltenbalgrahmen 70 und dem Durchgangsöffnungsrahmen 50 verbunden ist, kann die Eingriffskraft der Befestigungsteile 120A im Vergleich mit den Kollisionsenergieabsorptionsaufbauten der Ausführungsformen 1 bis 5 vergrößert werden, so daß eine Durchgangsöffnung mit dem vorliegenden Kollisionsenergieabsorptionsaufbau zuverlässiger ist als eine Durchgangsöffnung mit dem Kollisionsenergieabsorptionsaufbau nach einer der Ausführungsformen 1 bis 5.
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<Ausführungsform 7>
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Bei der in der 13 als Ausführungsform 7 dargestellten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Kollisionsenergieabsorptionsaufbau einer der Ausführungsformen 1 bis 6 in der Längsrichtung des Eisenbahnwagens an dessen Wagenendabschnitt angeordnet. Die Durchgangsöffnung hat somit sowohl die Funktion der Durchgangsöffnung als auch die Funktion einer Absorption der Kollisionsenergie, und der Kollisionsenergieabsorptionsaufbau kann in einem kleineren Bereich untergebracht werden, so daß der Kabinenraum vergrößert werden kann und mehr Konstruktionsfreiheit besteht. Da am Umfangsrand der Durchgangsöffnung 6 in Zusammendrückrichtung eine Anzahl von einzelnen, kurzen Energieabsorptionselementen 110 angeordnet ist, können die Energieabsorptionselemente 110 nicht als Ganzes einknicken.
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Bei dem Eisenbahnwagen der Ausführungsform 7 sind die Anzahl und Positionen der Energieabsorptionselemente 110, die längs des Durchgangsöffnungsrahmens 50 angeordnet werden, frei wählbar, so daß ausreichend Energie absorbiert werden kann, ohne daß an den anderen Teilen des Eisenbahnwagens mit einer kleineren Steifigkeit oder Festigkeit Schäden auftreten. Wenn zum Beispiel in der 13 der Bodenrahmen 2 oder der Seitenaufbau 4 eine größere Festigkeit oder Steifigkeit besitzen als der Dachaufbau 3, werden an der Unterseite der vertikalen Pfosten 51, 52 oder am unteren horizontalen Querträger 56 mehr Energieabsorptionselemente 110 angebracht als an der Oberseite der vertikalen Pfosten 52, 52 oder am oberen horizontalen Querträger 54. Durch eine dichtere Anordnung der Energieabsorptionselemente 110 im unteren Bereich des Endaufbaus wird bei der Absorption von Kollisionsenergie vom Bodenrahmen 2 und den Seitenaufbauten 4 mehr Last aufgenommen als vom Dachaufbau 3, so daß ausreichend Kollisionsenergie absorbiert wird, ohne daß die Elemente des Dachaufbaus 3 beschädigt werden.
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Bei den gezeigten Ausführungsformen ist im Innenraum der Energieabsorptionselemente kein Element angeordnet, bei anderen Beispielen können jedoch Energie absorbierende Elemente darin angeordnet sein. Zum Beispiel ist es möglich, durch die Anordnung von geschäumtem Aluminium oder Wabenelementen darin das Ausmaß der Energieabsorption zu erhöhen.
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Der beschriebene Durchgangsöffnungsrahmen hat eine Querschnittform, bei der ein Teil der Oberflächenplatten, die das Rechteck bilden, nicht vorhanden ist, er kann jedoch auch eine runde oder ovale Querschnittform mit einer gekrümmten Oberflächenplatte haben, bei der der dem Durchgangsfaltenbalgrahmen 70 gegenüberliegende Teil der Oberflächenplatte entfernt ist, um eine Öffnung zu erhalten, so daß der Querschnitt im Ganzen C-förmig ist, oder eine nicht-rechteckige polygonale Form haben, bei der zwei in der Breitenrichtung des Quadrats gegenüberliegende Seiten einen Winkel bilden, wobei der dem Durchgangsfaltenbalgrahmen 70 gegenüberliegende Teil der Oberflächenplatte entfernt ist, um eine Öffnung zu erhalten, so daß die Querschnittform im wesentlichen C-förmig ist.
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Der beschriebene Durchgangsöffnungsrahmen kann durch einen Extrusionsvorgang erhalten werden, mit den Vorteilen der einfachen Herstellung und der hohen Zuverlässigkeit.
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Bei einer kleinen Kollision ist es bei dem beschriebenen Kollisionsenergieabsorptionsaufbau nur erforderlich, die Energieabsorptionselemente und die Befestigungsteile auszutauschen, so daß die Wartung vereinfacht ist.
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Der beschriebene Kollisionsenergieabsorptionsaufbau kann mit einer einfachen Änderung der Form des Rahmenelements für den Durchgangsöffnungsrahmen oder den Durchgangsfaltenbalgrahmen im Eisenbahnwagenaufbau erhalten werden, so daß kein kompletter Neuentwurf für den Eisenbahnwagen erforderlich ist.
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Der erfindungsgemäße Kollisionsenergieabsorptionsaufbau kann nicht nur bei Eisenbahnwagen angewendet werden, sondern auch bei neuen Transportsystemen oder Monorails, bei denen im Betrieb mehrere Wagen verbunden sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Eisenbahnwagen
- 2
- Bodenrahmen
- 3
- Dachaufbau
- 4
- Seitenaufbau
- 5
- Endaufbau
- 6
- Durchgangsöffnung
- 10
- Kollisionsenergieabsorptionsaufbau
- 50
- Durchgangsöffnungsrahmen
- 52
- vertikaler Pfosten
- 54
- oberer horizontaler Querträger
- 56
- unterer horizontaler Querträger
- 60
- Durchgangsfaltenbalg
- 70
- Durchgangsfaltenbalgrahmen
- 71
- Basis
- 72
- Verlängerung
- 102
- Basisplatte
- 104
- Seitenplatte
- 110
- Energieabsorptionselement
- 120A, 120B
- Befestigungsteil
- 130A, 130B
- Kollapsbereich des Energieabsorptionselements 110
