DE19649526C2 - Fahrzeugkopf eines Eisenbahnfahrzeugs mit einer Führerkabine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Fahrzeugkopf eines Eisenbahnfahrzeugs mit einer Führerkabine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der gattungsgemäßen EP 0 533 582 B1 ist eine Führerkabine bekannt, die ein Pult und Wände nebst Boden und Dach aus Verbundmaterial aufweist, wobei die Wände und das besagte, auf dem Kabinenboden stehende Gerüst einen von der übrigen Fahrzeugstruktur unabhängig geformten, im wesentlichen geschlossenen Block aus Verbundmaterial bilden. Das in den Verbund integrierte Pultgerüst ist eine zur Versteifung der Kabine unabkömmli­ che Komponente dieser Konstruktion. Aufgrund dieser modularen Konzeption, die z. B. auch in die Wände integrierte Leitungskanäle etc. umfaßt, werden die stilistische Gestaltung so­ wie Aufbau und Demontage des technisch anspruchsvollen Fahrzeugkopfteils sehr verein­ facht.

Die Gesamtkabine wird auf einer selbsttragend auskragenden Untergestell-Plattform über elastische Auflager befestigt. Bei der Vereinigung der Kabine mit dem Untergestell bzw. der übrigen Fahrzeugstruktur muß noch eine Vielzahl von Schnittstellen zur Steuerung von Fahrzeugaggregaten gleichzeitig hergestellt werden. Es ist nicht möglich, die vom Führer­ stand aus zu steuernden Fahrzeugaggregate bzw. die Funktion des komplett ausgerüsteten Steuerpults ohne vorherigen Einbau der Kabine zu testen. Da die Kabine ebenso wie die besagte Untergestell-Plattform selbsttragend sein muß, kann es trotz der im Vergleich mit konventionellen Gerippekonstruktionen mit separater Außenhautbeblechung beachtlichen Gewichtsreduzierung zu an sich unnötigen bodenseitigen Materialanhäufungen am kom­ plettierten Fahrzeug kommen.

Es sind auch Fahrzeugköpfe bekannt, bei denen ein in sich selbsttragendes Gerüst mit ei­ ner Außen- und Innenverkleidung bestückt wird, wobei letztere keinerlei versteifende oder tragende Funktion haben.

Aus der DE 44 28 955 A1 ist eine Führerraumkabine für ein Schienenfahrzeug bekannt, deren beide Hauptkomponenten Führertisch/Ausrüstungsschrank und Führer­ sitz/Rückwandausrüstungsschrank über eine Fußbodenplattform miteinander verbunden sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fahrzeugkopf mit Führerkabine ausge­ hend von dem eingangs genannten Stand der Technik so weiterzubilden, daß der Montage- und Demontagevorgang der Führerkabine noch weiter vereinfacht wird.

Diese Aufgabe wird durch einen Fahrzeugkopf mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Eine nach unten und hinten offene Haube in Verbundbauweise, bestehend aus einer flä­ chenbildenden Kunststoffkomponente und einem unlösbar darin einlaminierten Gerüst, bil­ det zusammen mit dem vorderen Teil des Untergestells (Vorbau) als Boden die Führerkabi­ ne. Unter Fahrzeugkopf wird hier die Gesamtheit des Untergestell-Vorbaus und der Haube mit Gerüst und Kunststoffkomponente verstanden. Auch die Innenausstattung wie z. B. ein Steuerpult und der Fahrersitz gehören dazu.

Die angestrebte Gesamtsteifigkeit des erfindungsgemäßen Fahrzeugkopfs wird durch Zu­ sammenwirken des Gerüsts, seiner Umhüllung und des Untergestells nach dem Herstellen der lösbaren Verbindungen zwischen dem Gerüst der Haube und der Fahrzeugstruktur synergistisch sichergestellt, so daß man mit dieser Konstruktion einen sehr festen, jedoch auch sehr leichten selbsttragenden Aufbau erreicht.

Die für die Steuerung des Fahrzeugs notwendigen Komponenten des Führerstands (Steuerpult etc.) können schon vor dem Aufsetzen der Haube auf dem Untergestell kom­ plettiert und getestet werden. Noch verbleibende Schnittstellen (z. B. zu einer Fahrtzielan­ zeige und zum Frontscheibenwischer) können beim Aufsetzen der komplett fertiggestellten Haube durch vorpositionierte Steckverbindungen einfach und schnell fertiggestellt werden. Die Trennfugen vom Rand der Haube zur anschließenden Fahrzeugaußenhaut werde hier­ nach abgedichtet, so daß ein glatter Übergang entsteht.

Als weiterer Vorteil dieser Haubenkonstruktion ist ein Ausgleich von unvermeidlichen Maß­ abweichungen des Untergestells in gewissen Grenzen möglich, weil die beiden Außensei­ ten der Haube bodenseitig nur im vorderen Bereich miteinander verbunden sind und ihr Abstand weiter hinten bei Bedarf leicht an das Untergestell angepaßt werden kann. Das kann bei geringen Differenzen durch leichte Verformung der Haube selbst geschehen, grö­ ßere Differenzen werden durch entsprechende Zwischenlagen ausgeglichen.

Das korrosionsgeschützte, vorzugsweise verzinkte metallische Gerüst der Haube wird un­ trennbar in die Kunststoffummantelung einlaminiert. Die bevorzugte Zinkbeschichtung ver­ bessert auch die Haftung zwischen dem Metall und dem Kunststoff. In einer Negativform mit der Außenkontur des Fahrzeugkopfes werden zunächst die flächenbildenden Schichten (Glasfasermatten mit Harztränkung für Innen- und Außenhaut mit zwischenliegendem wär­ me- und schallisolierendem Schaumkern) gelegt Mach deren Aushärten wird das Gerüst eingeführt. Schließlich werden bestimmte Partien des Gerüsts mit weiteren harzgetränkten Matten überdeckt und einlaminiert. Die für Fenster, Lampen, Kupplung etc. notwendigen Durchbrüche in der Außenhaut werden gleich mit eingeformt, so daß ihre Zargenwände ebenfalls aus GFK-Schichten bestehen. Es entsteht ein unlösbarer, selbsttragend ei­ gensteifer, jedoch in gewissen Grenzen noch elastisch verformbarer Verbund.

Das in GFK einlaminierte Stahlgerüst gewährleistet

• - zum einen die ausreichend steife Anbindung von Fahrzeugkopf und Untergestell (Überhang vor dem führenden Laufwerk) an die tragende Wagenkastenstruktur unter Berücksichtigung der vorwiegend vertikalen Betriebslasten (Gewicht der Geräte, Eigen­ gewicht des Fahrzeugkopfes incl. Untergestellvorbau und Anbauten, Beschleunigung und Eigenfrequenz),
• - zum anderen die Aufnahme des Versatzmomentes aus der horizontalen Prüfkraft von 1500 kN Zug/Druck,
• - und die Einleitung der auf den Brüstungsträger wirkenden 300 kN Druckkraft in das Un­ tergestell bzw. den Voutenlangträger (Dachkante) des Wagenkastens.

Weitere Einzelheiten des Gegenstands der Erfindung gehen aus der Zeichnung eines Ausführungsbeispiels und deren sich im folgenden anschließender eingehender Beschrei­ bung hervor.

Es zeigen in vereinfachter Darstellung

Fig. 1 eine Zeichnung eines Fahrzeugkopfes mit einer an dessen Untergestell befestigten Haube für die Führerkabine,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Haubengerüsts,

Fig. 3 eine Schnittansicht durch ein Detail der Haube im Bereich ihrer Anbindung an das Untergestell.

Ein aerodynamisch günstig geformter Front- oder Kopfbereich eines Schienen-Trieb­ fahrzeugs 1, insbesondere eines Leichttriebwagens, ist gemäß Fig. 1 im wesentlichen von einer Führerkabine 2 gebildet. Man erkennt deren angedeutete Innenausstattung mit Fahrersitz und Steuerpult, die direkt auf einem vom führenden Laufwerk (nicht dargestellt) auskragenden Kopf-Vorbau des metallischen Untergestells 3 befestigt sind. Eine aus Fertigungsgründen mehrteilige Stirnfensterscheibe 4F ist in einen großen Stirnfensterausschnitt 4 flächenbündig eingeklebt; ebenso können seitliche Fenster 5 in entsprechende Ausschnitte eingeklebt sein. Im oberen Teil des Stirnfensteraus­ schnitts 4 ist hinter dem oberen Teil der Scheibe 4F eine Fahrtzielanzeige 6 angeordnet.

Die Front- und Seitenwände des Fahrzeugkopfs 2 bilden eine am Untergestell 3 befe­ stigte Haube, die selbsttragend aus einem Metallgerüst-Kunststoff-Verbund hergestellt ist. Fig. 2 zeigt das Metall-Gerüst 7 des Fahrzeugkopfs, das im wesentlichen aus einem im Bugbereich angeordneten Brüstungsträger 8 mit zwei Seitenwangen 8S, zwei sich davon ausgehend etwa auf Bodenhöhe nach hinten erstreckenden profilier­ ten Längsträgern 9 und 10 sowie zwei sich von der Oberseite des Brüstungsträgers 8 nach hinten und oben erstreckenden Säulen 11 und 12. Letztere sind oberhalb des gut erkennbaren großen Stirnfensterausschnitts 4 noch durch eine Querstrebe 13 mitein­ ander verbunden. Schließlich kann man hinter den seitlichen Fensteröffnungen noch einen zusätzlichen umlaufenden Spant (nicht gezeigt) vorsehen.

Dieses Gerüst 7 wird nun, wie es die Schnittansicht in Fig. 3 verdeutlicht, in der schon erwähnten Weise mit einer Kunststoffummantelung 14 der Haube fest verbunden. Man erkennt dort den Hut-Querschnitt des Längsträgers 9 und der laminierten Kunst­ stoffummantelung 14. Letztere ist im allgemeinen ca. 28 mm dick, von denen jeweils ca. 4 mm eine Außen- und Innenhaut aus harzgetränkten Glasfasermatten bilden und 20 mm aus Schaummaterial zur Wärme- und Schallisolierung bestehen. Im Bereich der Hauben-Längsträger 9 bzw. 10, also unmittelbar oberhalb ihrer Unterkanten, ist die Kunststoffummantelung 14 jedoch deutlich dicker ausgeführt.

An den Längsseiten beider Hauben-Längsträger 9 und 10 bilden obere und untere Flan­ schen 15 die zum Einlaminieren benötigten Querschnittsüberlappungen. Diese Flan­ schen werden einstückig durch Abkanten der Längsträger aus Blechzuschnitten (ca. 4 bis 5 mm dick) hergestellt.

Man sieht in Fig. 3, daß zusätzliche Laminatschichten 16 die besagten Flanschen 15 formschlüssig übergreifen und an ihrer Basis mit der Kunststoffummantelung 14 stoff­ schlüssig verbunden sind. Solche Flanschen sind auch an weiteren Stellen des Gerüsts überall da vorzusehen, wo eine innige und unlösbare Verbindung zur Kunststoffkompo­ nente hergestellt werden muß. Die Säulen 11 und 12, die z. B. aus Stahlrohr-Sektio­ nen zusammengesetzt sein oder aus einem entsprechend gebogenen Rohrstück beste­ hen können, werden in ihrem Längsverlauf vollständig durch Laminatschichten um­ hüllt, weil sie nicht direkt mit der Fahrzeugstruktur verbunden werden müssen. Am rückwärtigen umlaufenden Rand der Kunststoffummantelung 14 der Haube ist eine nach innen ragende Flanschfläche (nicht gezeigt) vorzusehen, welche an den stirnseiti­ gen Abschluß des Wagenkastens bzw. des Passagierraums anzusetzen ist.

Die beiden Längsträger 9 und 10 des Gerüsts 7 werden mit den im wesentlichen ebe­ nen, vertikal verlaufenden Außenflanken des Vorbaus des Untergestells 3 verbunden. Sie schließen den Vorbau zwischen sich ein. Vorzugsweise werden sie lösbar mit Schrauben befestigt, wobei die benötigten Bohrungen im Untergestell bereits in der Vorfertigung anzubringen sind. Wo aufgrund von fertigungsbedingten Maßabweichun­ gen in der Länge oder Breite eine geringfügige Eigenverformung der Haube nicht aus- . reicht, um die Längsträger von beiden Seiten her direkt an das Untergestell 3 anzule­ gen, können Zwischenlagen (hier nicht gezeigt) vorgesehen werden.

Die freien Enden der beiden Säulen 11 und 12 werden etwa in Dachhöhe mit dach­ seitigen Langträgern der Wagenkastenstruktur ebenfalls lösbar verbunden. Eine ver­ bleibende umlaufende Fuge zwischen dem hinteren Rand der Haube und dem an­ schließenden Wagenkasten wird mit dauerelastischen Dichtmitteln flächenbündig ge­ füllt, so daß nach der Endlackierung der Außenflächen nur ein nahtloser Übergang von der Kunststoffhaube zum metallischen Wagenkasten (oder einer ebenfalls aus Kunst­ stoff bestehenden Außenhaut) sichtbar ist.

Mit dieser Gesamt-Konstruktion werden die bahnseitigen Anforderungen vollständig er­ füllt: 1500 kN Zug/Druck in der Achse der automatischen Kupplung und 300 kN Druckkraft, gleichmäßig verteilt über die Fahrzeugbreite in Höhe des unterhalb des Stirnfensterausschnittes angeordneten Brüstungsträgers, werden ohne bleibende Ver­ formung aufgenommen.

Claims (9)

1. Fahrzeugkopf eines Eisenbahnfahrzeugs mit einer Führerkabine (2), die lösbar mit der übrigen Fahrzeugstruktur, einem Untergestell (3) und einem Wagenkasten ver­ bunden ist und deren Wände und Dach aus einem Verbundmaterial bestehen, da­ durch gekennzeichnet, daß die Führerkabine (2) von einer nach unten und hinten of­ fenen Haube gebildet ist, die selbsttragend aus einem formbestimmenden metalli­ schen Gerüst (7) besteht, das in eine untrennbare Kunststoffummantelung (14) ein­ laminiert wird und zum bodenseitigen Anschließen an das Untergestell (3) zu beiden Seiten jeweils einen Längsträger (9, 10) aufweist, über welche die Führerkabine (2) mit Außenlangträgern des Untergestells (3) verbindbar ist, und wobei am umrissbildenden hinteren Rand der Kunststoffummantelung (14) der Haube ein nach innen eingezoge­ ner Flansch zum dichten Anbinden der Haube an einen stirnseitigen Rand des Wa­ genkastens vorgesehen ist.

2. Fahrzeugkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerüst (7) aus den bodenseitigen Längsträgern (9, 10), einem vorderen Brüstungsträ­ ger (8) und zwei sich davon nach hinten und oben erstreckenden Säulen (11, 12) be­ steht

3. Fahrzeugkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerüst (7) ferner einen bogenförmigen Spant umfaßt, der die Längsträger (9, 10) und die Säulen (11, 12) auf ihrer vom Brüstungsträger (8) abgewandten Seite miteinander verbindet.

4. Fahrzeugkopf nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsträger (9, 10) des Gerüsts (7) aus Blechzuschnitten abgekantet sind.

5. Fahrzeugkopf nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gerüst (7) in die glasfaserverstärkte Kunststoffummantelung (14) durch stoffschlüssig mit letzterer verbundene Laminatschichten (16) einlaminiert ist.

6. Fahrzeugkopf nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Haube an einem frei auskragenden Vorbau des Untergestells (3) befestigbar ist, der so dimensioniert ist, daß nach dem Befestigen der Haube im Zu­ sammenwirken des Gerüsts (7) und der Kunststoffummantelung (14) mit dem Vorbau selbst eine hinreichend steife, selbsttragende Baugruppe gebildet ist.

7. Fahrzeugkopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsträger (9, 10) des Gerüsts (7) an vertikalen Außenkanten des Unter­ gestells (3) befestigt werden und den Vorbau des Untergestells (3) zwischen sich ein­ schließen.

8. Fahrzeugkopf nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das ein Steuerpult nebst seinen Anschlüssen zum Fahrzeug auf dem Untergestell (3) vor dem Befestigen der Haube montierbar ist.

9. Fahrzeugkopf nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gerüst (7) zum Korrosionsschutz und zum Verbessern der Haftung der laminierten Kunststoffummantelung verzinkt ist.