DE19704463A1 - Schienengebundener Güterwagen, insbesondere Kesselwagen - Google Patents
Schienengebundener Güterwagen, insbesondere KesselwagenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen schienengebundenen Güterwagen, insbesondere Kes
selwagen, dessen Ladungsträger bei Überstössen auf die stirnseitig angeordneten
Puffer gegenüber dem Untergestell begrenzt längsverschieblich gehalten ist.
Ein derartiger Güterwagen ist z. B. aus der DE 39 40 650 C1, der DE 41 32 047 A1
oder der DE 41 32 048 A1 bekannt. Der Ladungsträger (Behälter, Kessel) ist in
Querrichtung über Endsättel und geeignete Halteelemente am Untergestell gehal
ten. Die Verbindungskräfte zwischen Behälter und Untergestell werden durch ein
elastisches Untergestell reduziert, weil ein Teil der Aufprallenergie in Federenergie
des Untergestells gespeichert wird. An jedem Ende des Behälters ist ein behälter
seitiges Anschlagstück befestigt, das einem untergestellseitigen Widerlager zuge
ordnet ist. Jedes mit dem Behälter verbundene Anschlagstück ist für Bewegungen in
Richtung auf das jeweils zugeordnete Ende des Untergestells bezüglich des jeweils
zugeordneten Widerlagers zwangfrei längsverschieblich geführt, derart, daß Kräfte
und Energien aus einer Stoßeinleitung an einem Ende des Untergestells über das
Untergestell und das Widerlager am stoßabgewandten Ende des Untergestells in
das zugeordnete Anschlagstück des Behälters am der Stoßrichtung abgewandten
Ende in den Behälter eingeleitet werden. Durch diese Ausbildung wird die Verbin
dungsstelle zwischen Aufbau und Untergestell bei hohen Krafteinleitungen in das
Untergestell, insbesondere bei Pufferstößen auf der Seite des Pufferstoßes entlastet
und die auftretende Pufferkraft verringert. Das Untergestell ist in Längsrichtung re
versibel nachgiebig ausgebildet, wobei eine Energieaufnahme und ein nennenswer
ter Abbau der Pufferstoßkraft durch gezielte reversible Biegung der Trägerstruktur
oder von Teilen der Trägerstruktur der Kopfsektionen und/oder der Mittelsektion des
Untergestells erfolgt. Um diese zu erreichen weist die Mittelsektion zwei in horizon
taler Ebene mit Abstand angeordnete Langträger auf, die durch einen Strebverband
verbunden sind, der die Langträger reversibel biegeweich miteinander koppelt und
diese zu Biegeverformungen quer zur Längsrichtung des Untergestells mindestens
in der horizontalen Ebene zwingt.
Für bestimmte Einsatzfälle ist es allerdings wünschenswert, die Pufferkräfte weiter
zu erniedrigen und dazu beispielsweise das Untergestell noch weicher auszubilden.
Dem sind aber aus Stabilitätsgründen Grenzen gesetzt, da die Zulassungsbedin
gungen für die Einstellung von Eisenbahnfahrzeugen bestimmte Festigkeiten bzw.
maximale Verformungen beim Diagonalstoß oder den Anhebefall vorschreiben.
Bei derartigen, elastischen Untergestellkonstruktionen stellt sich die Frage nach der
richtigen Bemessung des Untergestells im Hinblick auf die geforderte Zulassungs
geschwindigkeit für Auflaufversuche. Legt man das Untergestell für die maximale
Zulassungsgeschwindigkeit vmax = 15 km/h nach ERRI B12/RP17 mit niedriger Fe
derkonstante aus, wird es bei höheren Geschwindigkeiten durch Ausknicken der
Langträger und plastisches Verbiegen der Hauptquerträger und Kopfträger versa
gen. Die Gefahr, daß eine derartige Konstruktion schon bei Auflaufgeschwindigkei
ten von 15-20 km/h total versagt ist erheblich. Legt man das Untergestell für eine
höhere Auflaufgeschwindigkeit von z. B. vmax = 25 km/h aus, wird das Untergestell für
geringere Geschwindigkeiten, auch für die Zulassungsgeschwindigkeit vmax = 15
km/h, sehr hart. In diesem Fall bietet diese Untergestellkonstruktion keinen nen
nenswerten Vorteil gegenüber herkömmlichen Konstruktionen.
Aus der DE 39 09 883 A1 ist es bekannt, bei einem gattungsähnlichen Eisenbahngü
terwagen zwischen den Anschlagstücken und dem jeweils zugeordneten Widerlager
jeweils eine in Richtung auf die Quermittelebene des Eisenbahngüterwagens wirk
same Energieverzehreinrichtung anzuordnen, wobei als Energieverzehreinrichtung
eine Druckfederanordnung oder eine Keilebene vorgeschlagen wird. Als nachteilig
erweist es sich, daß die sichere Rückstellung des Behälters nach einem Pufferstoß
gegenüber dem Untergestell nicht immer erreicht wird. Zur Abhilfe sind zusätzliche
Rückstelleinrichtungen erforderlich, was den Wartungsaufwand und die Wirtschaft
lichkeit ungünstig beeinflußt.
Auch bei dieser Konstruktion wird die elastische Ausbildung des Untergestells in die
Energieverzehrbilanz einbezogen. Die Energieverzehreinrichtung wird deshalb auf
der dem Stoß abgewandten Seite des Untergestells wirksam angeordnet. Da - un
abnängig von der Ausbildung der Energieverzehreinrichtung - sämtliche Auflauf
kräfte durch die gesamte Untergestellstruktur geführt werden müssen, stellt sich die
Frage nach der kritischen Auflaufgeschwindigkeit, für die die Konstruktion auszubil
den ist. Um Totalschäden bei geringfügig über der Zulassungsgeschwindigkeit lie
genden Auflaufstößen zu vermeiden, wird man die kritische Auflaufgeschwindigkeit
höher ansetzen. Dies hat zur Folge, daß das Untergestell steifer ausgebildet sein
muß. Wenn das Energieverzehrglied z. B. bei vmax = 25 km/h ansprechen soll, muß
sich die Untergestellstruktur noch elastisch verhalten, darf also noch nicht fließen.
Bei einer diese Vorgaben berücksichtigende Auslegung des Untergestells sind aber
die Federwege des Untergestells sehr gering. Es ist sehr hart, d. h. unelastisch, und
die Energieaufnahme ist damit zu vernachlässigen. Es liegt also kein nennenswerter
Vorteil darin, das Energieverzehrglied nur auf dem dem Stoß abgewandten Ende
des Untergestells anzuordnen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen, schie
nengebundenen Güterwagen derart auszubilden, daß die Stoßenergie aus dem
normalen Eisenbahnbetrieb an dem dem Stoß zugewandten Ende des Güterwagens
elastisch abgebaut werden und Stoßenergien aus Überstößen möglichst geringe
plastische Verformungen und Zerstörungen am Güterwagen erzeugen.
Diese Aufgabe wird durch den im Anspruch 1 gekennzeichneten, schienengebunde
nen Güterwagen gelöst.
Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 15 an
gegeben.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die
Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 einen Eisenbahngüterwagen in Seitenansicht;
Fig. 2 den Eisenbahngüterwagen gemäß Fig. 1 nach einem Überstoß auf Wagen
ende A mit längsverschobenem Ladungsträger;
Fig. 3 den Eisenbahngüterwagen gemäß Fig. 1 in Draufsicht im Teilschnitt;
Fig. 4 ein Querschnitt durch den Stützträger entlang der Schnittlinie A-A in Fig. 1;
Fig. 5 ein Querschnitt durch den Stützträger entlang der Schnittlinie B-B in Fig. 1
und
Fig. 6 einen Querschnitt im Bereich eines Quersattels mit Längsführung in der
Ebene der Schnittlinie A-A in Fig. 1.
Die Fig. 1 zeigt einen Eisenbahngüterwagen mit Untergestell 1, Ladungsträger 2
(hier einen Kessel) sowie zwei Fahrwerken 3. Der Ladungsträger 2 ist auf Quersät
teln 15 des Untergestells 1, wahlweise abgefedert, in einer Längsführung 16 längs
verschieblich gehalten und abgestützt sowie verdrehgesichert. Jedes Fahrwerk 3
(hier ein Drehgestell) ist mit dem ihm zugeordneten Endbereich des Ladungsträgers
2 in Längsrichtung im wesentlichen spielfrei fest über einen Stützträger 4 gehalten.
Der Stützträger 4 weist an einem Ende ein Gelenk 5 zur Fahrwerksanbindung und
an seinem anderen Ende ein Stützlager 6 zur Aufnahme eines mit dem Ladungsträ
ger 2 fest verbundenen Anschlagstückes 7 auf. Die Stützträger 4 sind bei Längs
verschiebungen gegenüber dem Untergestell 1 - hervorgerufen durch einen Über
stoß - jeweils über eine in Längsrichtung wirksame Überstoß-Energieverzehreinrich
tung 8 im Untergestell 1 abgestützt und geführt. Somit sind die an den Enden des
Güterwagens angeordneten Fahrwerke 3 gemeinsam mit dem Ladungsträger 2
gegenüber dem Untergestell 1 längsverschieblich gehalten und erfahren im we
sentlichen einen gleichen Verschiebeweg X.
Die Überstoß-Energieverzehreinrichtung 8 weist Energieverzehrglieder 8a auf, die
technisch parallel aber räumlich hintereinander angeordnet sind. Um vorzugsweise
symmetrische Belastungen des Untergestells 1, insbesondere auch bei einem dia
gonalen Pufferstoß, zu erreichen, ist neben der Hintereinanderschaltung eine paa
rige, nebeneinanderliegende Anordnung von Energieverzehrgliedern 8a zweckmä
ßig. Der bei einem Überstoß auf ein Wagenende wirksamen Überstoß-Energiever
zehreinrichtung 8 eines Wagenendes sind Energieverzehrglieder 8a der Überstoß-
Energieverzehreinrichtung 8 an beiden Stützträgern 4, d. h. an beiden Wagenenden
zugeordnet; sowohl am dem Überstoß zugewandten als auch am dem Überstoß ab
gewandten Ende. Bei einem Überstoß auf das Ende A des Untergestells 1 (siehe
Fig. 2) wird jeweils ein Teil der zweiteilig ausgebildeten Überstoß-Energieverzehr
einrichtung 8 beider Wagenenden beaufschlagt, da jeder Stützträger 4 mit den An
schlagstücken 7 zu beiden Seiten in Wagenlängsrichtung von Energieverzehrglie
dern 8a eingefaßt ist. Die Energieverzehrglieder 8a sind gleichartig ausgebildet.
Die Überstoß-Energieverzehreinrichtung 8 ist vorteilhaft durch sich plastisch gezielt
verformende Energieverzehrglieder 8a gebildet, da durch die plastische Verformung
eine nahezu konstante Verzögerung der Verschiebebewegung des Ladungsträgers
2 und des mit ihm verbundenen Fahrwerks 3 gegenüber dem Untergestell 1 auf dem
Verschiebeweg X erreicht wird.
Eine einfach auszuführende und wirtschaftliche Ausbildung der Energieverzehrglie
der 8a kann z. B. durch Rohre, sogenannte Überstoß- oder Stauchrohre erfolgen.
Zum Einheben des Ladungsträgers 2 auf das Untergestell 1 können die Energiever
zehrglieder 8a durch geeignete Mittel vorgespannt werden. Ein gegebenenfalls vor
zusehendes Längs- und/oder Querspiel kann durch Anpaßstücke vorgenommen
werden.
Jeder Stützträger 4 ist im Hauptquerträger 9 und/oder zwischen den Langträgern 10
des Untergestells 1 geführt.
Das Gelenk 5 zur Fahrwerksanbindung ist im normal Betrieb unterhalb und etwa in
der senkrechten Ebene des Hauptquerträgers 9 angeordnet. Nach einem Überstoß
weist diese Anordnung Längsversatz in der Größe des Verschiebeweges X der
Stützträger 4 auf.
Die Überstoß-Energieverzehreinrichtungen 8 sind zur Erfüllung der Auflaufversuche
nach ERRI B12/RP17 für ein Ansprechen bei Auflaufgeschwindigkeiten über vmax =
15 km/h ausgelegt. Eine Auslegung für höhere Auflaufgeschwindigkeiten ist durch
Anpassen und andere Bemessung der Überstoß-Energieverzehreinrichtungen 8
leicht möglich, auch für Nachrüstungen erfindungsgemäß ausgebildeter Güterwa
gen.
Um eine höhere elastische Aufnahmefähigkeit des Untergestells 1 zu erreichen,
ohne die Funktion der erfindungsgemäßen Ausbildung zu beschränken, kann zu
sätzlich zu den Puffern 11 das Kopfstückes 12 des Untergestells 1 elastisch aus
gebildet werden. Das Kopfstück 12 ist am amboßartigen, weitgehend starren Haupt
querträger 9 des Untergestells 1 abgestützt. Weiter können zusätzlich oder wahl
weise im Kopfstück 12 Energieverzehrelemente 13 angeordnet sein, die am weitge
hend starren Hauptquerträger 9 abgestützt sind. Die Energieverzehrelemente 13
können z. B. als Tellerfederpakete ausgebildet werden, die symmetrisch an den Ab
stützpunkten der beiden Außenträger 14 des Kopfstückes 12 am Hauptquerträger 9
zwischen diesen angeordnet sind.
Die Anschlagstücke 7 des Ladungsträgers 2 sind mit Querspiel in den Stützlagern 6
gelagert. Durch lose Auflage des Ladungsträgers 2 und Querspiel wird eine gewisse
Verbindung des Untergestells 1 relativ zum Ladungsträger 2 zugelassen, wodurch
eine höhere Entgleisungssicherheit erzielt wird. Gegebenenfalls können auch
Rückstellfedern zur Rückführung des Ladungsträgers 2 in die Normallage vorgese
hen werden.
Die Längsführung 16 im Bereich der Quersättel 15 weist gleichfalls Querspiel auf
oder ist über eine Feder 17 vorgespannt.
Die Funktion des Stoßenergieabbaus beim erfindungsgemäßen Güterwagen kann
zusammenfassend wie folgt dargestellt werden:
- - Bis zur maximalen Zulassungsgeschwindigkeit von derzeit vmax = 15 km/h wird die Stoßenergie von den Puffern 11 und - falls ausbildungsgemäß vorgesehen - im elastisch ausgebildeten Kopfstück 12 aufgenommen und abgebaut.
- - Bei größeren Auflaufgeschwindigkeiten ab ca. vmax = 18 bis 20 km/h beginnt die Überstoß-Energieverzehreinrichtung 8 wirksam zu werden und nimmt kinetische Energie auf. Da bei Verwendung von Überstoßrohren die Stauchlänge ge schwindigkeitsabhängig ist, kann die Verzögerung des Ladungsträgers 2 annä hernd konstant auf dem Verschiebeweg X gehalten werden.
- - Bei einer Auflaufgeschwindigkeit bis ca. vmax = 35 km/h (derzeit höchste, übliche Rangiergeschwindigkeit) ist die Überstoß-Energieverzehreinrichtung 8 erschöpft. Selbstverständlich läßt sich der Zeitpunkt der Erschöpfung durch entsprechende Auslegung und Bemessung der Überstoß-Energieverzehreinrichtung 8 auch für andere Geschwindigkeiten einstellen.
- - Bei Auflaufgeschwindigkeiten ab ca. vmax = 35 km/h beginnt sich bei üblicher Ausle gung und Bemessung das Untergestell 1 plastisch zu verformen.
1
Untergestell
2
Ladungsträger
3
Fahrwerk
4
Stützträger
5
Gelenk
6
Stützlager
7
Anschlagstück
8
Überstoß-Energieverzehreinrichtung
8
a Energieverzehrglied
9
Hauptquerträger
10
Langträger
11
Puffer
12
Kopfstück
13
Energieverzehrelement
14
Außenträger
15
Quersattel
16
Längsführung
17
Feder
Claims (15)
1. Schienengebundener Güterwagen, insbesondere Kesselwagen, dessen La
dungsträger bei Überstößen auf die stirnseitig angeordneten Puffer gegenüber
dem Untergestell begrenzt längsverschieblich gehalten ist, dadurch gekenn
zeichnet, daß die an den Enden des Güterwagens angeordneten Fahrwerke (3)
gemeinsam mit dem Ladungsträger (2) gegenüber dem Untergestell (1) längs
verschieblich sind, wobei jedes Fahrwerk (3) mit dem ihm zugeordneten Endbe
reich des Ladungsträgers (2) in Längsrichtung im wesentlichen spielfrei fest über
einen Stützträger (4) gehalten ist, der einerseits ein Gelenk (5) zur Fahrwerks
anbindung und andererseits ein Stützlager (6) zur Aufnahme eines mit dem La
dungsträger (2) fest verbundenen Anschlagstückes (7) aufweist, und daß die
Stützträger (7) bei Längsverschiebungen um einen Verschiebeweg (X) - her
vorgerufen durch einen Überstoß - jeweils über eine in Längsrichtung wirksame
Überstoß-Energieverzehreinrichtung (8) im und gegenüber dem Untergestell (1)
abgestützt und geführt sind.
2. Schienengebundener Güterwagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Überstoß-Energieverzehreinrichtung (8) Energieverzehrglieder (8a) auf
weist, die technisch parallel aber räumlich hintereinander angeordnet sind.
3. Schienengebundener Güterwagen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Überstoß-Energieverzehreinrichtung (8) Energieverzehrglie
der (8a) der Überstoß-Energieverzehreinrichtung (8) an beiden Stützträgern (4)
zugeordnet sind, daß heißt, sowohl am dem Überstoß zugewandten als auch am
dem Überstoß abgewandten Ende des Wagens.
4. Schienengebundener Güterwagen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Überstoß-Energieverzehreinrichtung (8) durch sich
plastisch gezielt verformende Energieverzehrglieder (8a) gebildet ist, die bei der
plastischen Verformung eine nahezu konstante Verzögerung der Verschiebebe
wegung des Ladungsträgers (2) und des mit ihm verbundenen Fahrwerks (3)
gegenüber dem Untergestell (1) auf dem Verschiebeweg (X) gestattet.
5. Schienengebundener Güterwagen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Energieverzehrglieder (8a) der Energieverzehreinrich
tung (8) gleichartig ausgebildet sind und an jedem Stützträger (4) in Längsrich
tung des Wagens sowohl vor als auch hinter dem Anschlagstück (7) des La
dungsträgers (2) angeordnet sind.
6. Schienengebundener Güterwagen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Energieverzehrglieder (8a) als Rohre ausgebildet
sind.
7 Schienengebundener Güterwagen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß jeder Stützträger (4) im Hauptquerträger (9) und/oder zwi
schen den Langträgern (10) des Untergestells (1) geführt ist.
8. Schienengebundener Güterwagen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß das Gelenk (5) zur Fahrwerksanbindung im Normalbetrieb
unterhalb und etwa in der senkrechten Ebene des Hauptquerträgers (9) ange
ordnet ist und lediglich nach einem Überstoß diese Anordnung Längsversatz in
der Größe des Verschiebeweges (X) der Stützträger (4) aufweist.
9. Schienengebundener Güterwagen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Überstoß-Energieverzehreinrichtungen (8) so ausge
legt sind, daß diese für eine vorgebbare Auflaufgeschwindigkeit wirksam einge
stellt bzw. ausgebildet sind.
10. Schienengebundener Güterwagen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Überstoß-Energieverzehreinrichtungen (8) so ausge
legt sind, daß diese für eine Auflaufgeschwindigkeit ab ca. 15 km/h wirksam ein
gestellt sind bzw. ausgebildet sind.
11. Schienengebundener Güterwagen nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß das Kopfstück (12) elastisch nachgiebig ausgebildet ist
und am weitgehend starren Hauptquerträger (9) abgestützt ist.
12. Schienengebundener Güterwagen nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich
net, daß im Kopfstück (12) Energieverzehrelemente (13) angeordnet sind, die
am weitgehend starren Hauptquerträger (9) des Kopfstückes (12) abgestützt
sind.
13. Schienengebundener Güterwagen nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß das Anschlagstück (7) des Ladungsträgers (2) mit Quer
spiel in den Stützlagern (6) gelagert ist.
14 Schienengebundener Güterwagen nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß der Ladungsträger (2) im Quersattel (15), wahlweise ab
gefedert, in Längsführungen (16) geführt ist.
15. Schienengebundener Güterwagen nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, daß die Längsführung (16) Querspiel aufweist oder über eine
Feder (17) vorspannt.
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