DE19827818C2 - Gliederfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gliederfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Zum Befahren herkömmlicher Schienennetze sind in Wagen gegliederte Fahrzeuge bekannt, bei denen die einzelnen Wagen über Zug- und Stoßeinrichtungen miteinander verbunden sind. Die Übergänge aufweisenden Verbindungsbereiche zwischen den Wagen sind dabei zwar so verkleidet, daß äußerlich der Eindruck einer durchgehenden Außenkontur entsteht. Dies darf aber nicht darüber hinwegtäuschen, daß es sich in jedem Fall um getrennte Fahrzeuge handelt, welche jeweils einzeln ein Verhalten und insbesondere eine Fahrdynamik aufweisen, die durch die Radsätze bzw. Radpaare in den Fahrwerken des Fahrzeuges bestimmt werden.

Die als Kupplungs-/Puffer-Kombinationen ausgebildeten Zug- und Stoßeinrichtun­ gen übertragen Druck- bzw. Zugkräfte zwischen den Wagen. Diese Kräfte werden dabei jeweils zentral im unteren Bereich der Fahrzeuge übertragen, wo sich eine erhöhte Steifigkeit aufweisende Bodengruppe befindet.

In dem genannten Verbindungsbereich ist der für Schwenkbewegungen der Fahrzeugglieder gegeneinander erforderliche Spalt seitlich und oben meist in Form eines Tunnels mit einer flexiblen Gummibalgenkonstruktion verschlossen. Diese wird üblicherweise so ausgelegt, daß sie die durch das Gleis verursachten Relativbewegungen der durch sie verbundenen, benachbarten Wagenkästen möglichst wenig beeinflußt.

Die Ausführung der Wagenkasten-Übergangseinrichtung, insbesondere der Balgenkonstruktion ist zwar Gegenstand ständiger Weiterentwicklung gewesen, am zugrundliegenden Grundprinzip wurde jedoch wenig geändert.

So offenbart die Druckschrift DE 198 02 123 A1 eine elastische Balgverbindung zum Abdichten zweier gegeneinander beweglicher Teile von Schienenfahrzeugen. Sie hat einen als Hohlkörper ausgebildeten Balg mit darin entlang der inneren und äußeren Mantelflächen verlaufenden Schläuchen, die mit einem unter Überdruck stehenden Gas gefüllt sind. Die. Festigkeit der Balgverbindung wird auch im Fall eines Druckabfalls in der Schläuchen aufrechthalten, indem im Innern des Balgs eine fachwerkartige Tragkonstruktion angeordnet wird.

Aus der DE 42 13 948 A1 ist ein Schienenfahrzeug bekannt, bei dem zwischen zwei nach Jakobs-Bauart auf einem gemeinsamen Drehgestell aufliegenden Wagenkästen zusätzlich ein starres Zwischenstück vorgesehen ist, wobei der eine benachbarte Wagenkasten an dem Zwischstück um eine vertikale Achse und der andere Wagenkasten an dem Zwischenstück um eine Querachse drehbar gelagert ist. Durch diese Anordnung soll unter anderem die Übertragung von Längsdruckkräften im Wagenverbund verbessert und ein Ineinanderschieben der Rumpfsegmente bei einem Aufprall verhindert werden.

Da bei dieser Lösung letztlich nur die Relativbewegungen zwischen den benach­ barten Wagen auf getrennte Drehbewegungen um zwei zueinanderer senkrechte Achsen aufgeteilt werden, bleibt es jedoch auch hier bei einer Kraftumleitung aus den Rumpfsegmenten in die im Fahrwerksbereich gelegenen Verbindungselemente.

Aus der DE-OS 22 32 279 ist ferner eine Modifikation der klassischen Gum­ mibalgenkonstruktion bekannt, mit der Relativbewegungen zwischen den Fahrzeuggliedern dämpfend stabilisiert werden sollen. Hierzu dient eine Ausführung der Seitenteile als nut- und federartig ineinandergreifende Hohlgummiprofile in Verbindung mit einem einstellbaren Innendruck.

Auch hier handelt sich um Übergänge zwischen normal gekuppelten Lang­ fahrzeugen, bei denen die Gummibalgen eine Art Stoßdämpferfunktion ausüben, wie sie bei Gliederfahrzeugen sonst durch im Gelenkbereich vorhandene, konzentrierte Dämpfelemente erreicht wird.

Aus der DE 31 24 682 A1 ist eine Wagenübergangseinrichtung für ein spurgeführ­ tes Hochgeschwindigkeitsfahrzeug bekannt, bei der mehrteilige, aufblasbare Hohlkammerprofile mit über den Innendruck automatisch einstellbarer Steifigkeit vorgesehen sind. Hiermit soll eine in alten Fahrzuständen aerodynamisch vor­ teilhafte, schmutzdichte und wirksam geräuschdämmende Verkleidung des Verbindungsbereichs gesichert werden. Dabei stellt die variable Verkleidung des Übergangsbereichs eine Maßnahme dar, welche für die Verbindung benachbarter Wageneinheiten höchstens von sekundärer Bedeutung ist. Das Konzept der Verbindung langer Wageneinheiten über konzentrierte Kuppelungselemente wird auch hier nicht verlassen.

Die gattungsbildende DE 196 17 978 A1 offenbart ein erdgaselektrisches Schienenfahr­ zeug, dessen Wagen ein in ihrer Längsrichtung mittig unterhalb angeordnetes, drehbar gelagertes Fahrgestell mit vier Rädern haben. Die Verbindung zwischen benachbarten Wagenkästen erfolgt freischwebend mit Hilfe eines Gelenks, das von zwei flach gefaßten Drehkränzen gebildet wird. Der Kraftfluß zwischen benach­ barten Wagen wird dadurch auch bei dieser Lösung auf einen engen Abschnitt im unteren Fahrzeugbereich konzentriert. Dies erfordert eine entsprechend robuste Struktur der Wagenkästen in diesem Bereich.

Durch die US 4 233 908 ist ein Gliederfahrzeug zum Betrieb auf einem Hochgleis bekannt. Das Fahrzeug hat einen langen, in eine Anzahl kurzer Segmente gegliederten Rumpf und hängt zwischen einem Paar beiderseits des Rumpfes verlaufender Schienen. Seitlich angeordnete, vom Rumpf abstehende Räder, die auf den Schienenoberseite rollbar aufliegen, übertragen die Last des Fahrzeugs auf den Schienenkanal. Die Segmente haben eine Länge von etwa einem halben Meter und sind durch elastische Gelenke miteinander verbunden. Durch diese Maßnahme soll ermöglicht werden, auch Kurven mit sehr geringem Radius bei hoher Geschwindigkeit durchfahren zu können. Zur seitlichen Führung im Schienenkanal haben die Segmente zusätzliche, aus beiden Seitenwänden herausragende Räder, die an der dem Fahrzeug zugewandten Innenseite der jeweiligen Schiene rollbar anliegen. Schließlich ist vorgesehen, die Segmente aus sehr leichtem Material wie Plastik oder Leichtmetall auszubilden.

Die bei diesem offenbarten Konzept erzielte Leichterung der Segmente ist jedoch auf Schienenfahrzeuge, die auf herkömmlichen, unterhalb verlaufenden Schienen betrieben werden, nicht übertragbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gliederfahrzeug der eingangs genannten Art anzugeben, dessen Masse besonders gering ist.

Die Aufgabe wird durch ein Gliederfahrzeug mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Die Erfindung schließt die grundsätzliche technische Lehre ein, die Verbindungs­ elemente bzw. -abschnitte zwischen den (relativ kurzen) starren Einheiten bzw. Fahrzeugliedern in der Weise auszubilden, daß sich das Fahrzeug mit weitgehend homogener Elastizität des Rumpfes bezüglich aller drei Raumebenen an den Fahrweg (das Gleis) anschmiegt.

Diese Lösung schließt weiterhin die Erkenntnis ein, daß die herkömmlichen Kupplungs- und Pufferelemente im Bereich des Fahrgestells die Umleitung erheblicher Kräfte aus der Fahrzeugschale in die konzentrierten Kupplungspunkte er­ fordern. Dies führt zu der Notwendigkeit einer konstruktiv steifen Auslegung der Fahrzeugschalen - insbesondere zu den Wagenenden hin. Die konzentriert zu übertragenden Kräfte nehmen mit der Fahrzeuglänge zu, so daß die her­ kömmlichen Langwagen lange rohrförmige Hülsen bilden, de­ ren Endbereiche zur Bodengruppe hin wesentlich verstärkt werden müssen. Berücksichtigt man, daß die bei der Kon­ struktion zu berücksichtigenden Trägheitsmomente bei li­ nearer Vergrößerung der Längenabmessungen mit höherer Po­ tenz steigen, wird ersichtlich, welcher konstruktive Auf­ wand bei der Aussteifung der bisherigen Langfahrzeuge be­ trieben werden mußte. Trotzdem kann diese Ausgestaltung nicht verhindern, daß bei Überbeanspruchung durch Stöße die Einheiten letztlich doch unterdimensioniert sind und die inhomogene Kraftüberlei­ tung zum "Aufsteigen" oder einem Ausknicken bei stoßarti­ ger Druckbeanspruchung führt.

Obgleich die herkömmliche Konstruktion von Langfahrzeugen mit konzentrierter Kraftüberleitung an den Wagenenden und zwei gegenüber den Wagenenden leicht zur Fahrzeugmitte hin versetzten Drehgestellen als Standardkonzept anzusehen ist, zeigt sich, daß hierbei dem Vorteil einer räumlichen Konzentration der Aggregate, wie Radpaare und Versorgungs­ einrichtungen, mehrere klare konstruktive Nachteile gegen­ überstehen.

Als nachteilig erkannt wurden neben den schon erwähnten Punkten: hohe Anforderungen an enge Spurkanaltoleranzen und hohe Belastung des Spurkanals wegen der großen Stützweiten und hohen Auflage- und Spurführungskräfte, schlechte Raumausnutzung und schlechte Aerodynamik der un­ terbrochenen, relativ schmalen und hohen Kastenform. Die Durchgangsbereiche sind eingeschränkt, und im Rumpfsegment-Verbindungsbereich treten große relative Po­ sitionsänderungen auf, welche durch die Verbindungsmittel aufgefangen werden müssen. Das Passieren von Wagenübergän­ gen macht diese Problematik auch jedem Reisenden deutlich. Auch Drehgestelle, die nach Jakobs-Bauart von den benach­ barten Wagen gemeinsam genutzt werden, lösen nur einen Teil des Problems. Die sich hierbei noch verlängernden Stützweiten machen zusätzliche Maßnahmen zur Erhöhung der Steifigkeit zwecks Verbesserung der Kraftüberleitung nö­ tig. Die Kraftüberleitung erfolgt letztlich nur noch punk­ tuell im Bereich der Drehzapfen des gemeinsamen Drehge­ stells. Trotz dieser Nachteile ist eine Trennung der Wagen nicht mehr möglich. Wegen des vergrößerten Überstandes in Kurven kann bei Fahrzeugen nach Jakobsbauart eine be­ schränkte Fahrzeuglänge nicht überschritten werden.

Die erfindungsgemäßen Maßnahmen ergeben dagegen ein Fahr­ zeugkonzept, welches schon im Raumangebot völlig neue Maß­ stäbe setzt: Für die Fahrgäste steht ein breiter Aufent­ haltsbereich zur Verfügung, der nicht am Wagen- Verbindungsbereich durch enge Durchlässe eingeschränkt ist. Das Raumprofil, welches bei Langfahrzeugen im Hin­ blick auf die Überstände in Kurven eingeschränkt ist, kann voll ausgenutzt werden. Dies führt zu Fahrzeugquerschnit­ ten, die eine größere Breite haben als übliche Passagier­ flugzeuge, mit einer 5-er Reihen-Bestuhlung in der nieder­ wertigen und einer 4-er Reihen-Bestuhlung in der höherwer­ tigen Klasse. Damit kann auch einem vergrößerten Komfort­ bedürfnis Rechnung getragen werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Konzept ergibt sich (bei rein statischer Betrachtung ohne Berücksichtigung von fahrdyna­ mischen Einflüssen) im Vergleich zur herkömmlichen Drehge­ stellwagen eine wesentliche Verringerung des inneren und äußeren Überstands über den Spurkanal. Bei dem erfindungsgemäßen Schienenfahrzeug ergibt sich bei einer bevorzugten Fahrzeug­ breite von 3,30 m somit bei konservativer Auslegung ein Breitenzuwachs von über 20 cm gegenüber einem ICE-Fahrzeug der Baureihe 2.

Die Rumpfsegmente weisen jeweils ein Radpaar auf, das pri­ mär ihre laterale Position relativ zum Gleis bestimmt. Sie sind über im wesentlichen quer­ schnittsgleiche Verbindungselemente mit vorgegebenem Längs- und Torsionselastizitätsprofil miteinander verbun­ den, durch die in kontrollierter Weise für jedes Rumpfseg­ ment die Orientierung des vorhergehenden und der nachfol­ genden Segments zur Wirkung gebracht wird. Hierdurch wer­ den - im Zusammenwirken mit dem jeweiligen Radpaar - die Rumpfsegmente relativ zueinander und zur Spur ausgerich­ tet. Das spezielle Elastizitätsprofil der Verbindungsele­ mente sichert bei Geradeausfahrt eine gegenüber herkömmli­ chen Gliederzügen erhöhte Quersteifigkeit des Fahrzeugver­ bundes und zusammen mit der relativ flexiblen Spurführung der starren Einheiten bei Kurvenfahrt eine verbesserte An­ passung der Fahrzeugform an den Spurkanal. Beide Wirkungen ermöglichen letztlich höhere Grenzgeschwindigkeiten.

Unerwünschte Schwingungen werden dabei durch geeignete Festlegung der Dämpfungscharakteristik der Verbindungsele­ mente sowie der Verbindungen zwischen Rumpfsegment und Radpaar unterbunden. Optional vorgesehen ist eine aktive Verbindungstechnik zwischen den Rumpfsegmenten, welche derart angesteuert werden kann, daß sie eine segmentüber­ greifende Stabilität des Gliederfahrzeugs erzeugt, so daß dieser trotz seiner Segmentierung eine fahrdynamische Ein­ heit bildet, welche ohne wesentliche Spurführungskräfte eine dem Verlauf des Schienenwegs angepaßte Form aufweist. Hierdurch werden bezüglich der Fahrwegtoleranz, der Fahr­ wegschonung und des Fahrkomforts wesentliche Fortschritte erreicht.

Die Radpaare sind insbesondere mit Einzelradaufhängung der Räder ausgebildet und mittig derart unter den starren Rumpfsegmenten angeordnet, daß die Radachsen beim Fahren im Gleis immer mit den darüber­ liegenden Rumpfquerschnitten eine Ebene aufspannen.

Wesentlich für die dynamische Anpassung der Fahrzeugform an den Verlauf des Spurkanals ist indes, daß die Tor­ sionselastizität der Verbindungselemente in vorbestimmter Relation zu einer Quer- und/oder Torsionselastizität der Aufhängung der Radpaare an den Rumpfsegmenten steht, ins­ besondere geringer als diese, gewählt ist, so daß die Ver­ bindungsabschnitte einer die aktuelle Fahrzeugform prägende Funktion ausüben können.

In bevorzugter Leichtbauausführung haben die Verbindungs­ elemente eine Hybridstruktur aus einer Mehrzahl mit den Rumpfsegmenten querschnittsgleicher, d. h. ring- oder zumindest U-förmiger, starrer Elemente, deren Ab­ messung in Längsrichtung größer ist als ihre laterale Ab­ messung, and aus an jeweils zwei benachbarte starre Ele­ mente angeformten Elastomerabschnitten. Deren Längser­ streckung ist zur Gewährleistung eines kontrollierten Fahr- und Crashverhaltens bevorzugt kleiner ist als dieje­ nige der starren Elemente, die konkrete Dimensionierung hat aber natürlich an den spezifischen Materialparametern (Elastizitätsmodul, Härte, innere Reibung etc.) anzuset­ zen.

In einer Leichtbau-Ausführung unter Einsatz faserverstärk­ ter Kunststoffe mit Sicherheitsreserven bietendem Versa­ gensverhalten (sogenanntem "fail-safe"-Verhalten) umfassen die starren Elemente einen ersten und einen zweiten Ab­ schnitt mit unterschiedlichen lateralen Abmessungen, und der Elastomerabschnitt verbindet den ersten Abschnitt des einen angrenzenden Elementes in radialer Richtung mit dem zweiten Abschnitt des anderen Elementes. Die Verbindungselemente verkürzen sich bei Einwirkung ei­ ner Druckkraft in Längsrichtung (z. B. bei einem Frontal­ aufprall oder Auffahren) in kontrollierter Weise selbst­ zentrierend und stoßenergieverzehrend, so daß ein Telesko­ pieren der Rumpfsegmente des Langfahrzeuges weitestgehend ebenso vermieden wird wie ein Ausknicken einzelner Einhei­ ten aus dem Längsverbund.

In einer alternativen Ausführung sind jeweils erste und zweite starre Elemente mit unterschiedlichen lateralen Ab­ messungen in Längsrichtung des Verbindungselementes anein­ andergereiht, und der zwei benachbarte starre Elemente verbindende Elastomerabschnitt überbrückt die Differenz der lateralen Abmessungen in radialer Richtung derart, daß die Verbindungselemente sich auch hier bei Einwirkung ei­ ner Druckkraft in Längsrichtung selbstzentrierend und kraftverzehrend verkürzen.

Die starren Elemente sind zur Gewichtsminimierung bevor­ zugt aus einem faserverstärkten oder selbstverstärkenden Polymeren, insbesondere mit Vorzugsorientierung, herge­ stellt. Grundsätzlich sind aber auch Leichtmetallegierun­ gen einsetzbar.

Die Elastomerabschnitte sind möglichst großflächig und weitgehend wandungsbündig mit jeweils einem Außen- bzw. Innenflächenabschnitt der angrenzenden starren Elemente verbunden, wodurch eine hohe Schubfestigkeit der Hybrid­ struktur in Längsrichtung erzielt wird. Technologisch vor­ teilhaft ist hier der Einsatz von hochgradig schubfesten Klebverbindungen, gegebenenfalls ergänzt durch form­ schlüssige Verbindungsmittel.

In bevorzugter Leichtbauweise sind auch die starren Rumpfsegmente in, insbesondere mehrschaliger, Fa­ serverbundbauweise als formversteifte Flächentragwerke ausgeführt, wobei als Herstellungstechnologien grundssätz­ lich das Prepreg-Verfahren, das Handauflege- und das Vaku­ uminjektionsverfahren, insbesondere aber die Wickeltech­ nik anwendbar sind. Bei mehrschaliger Ausführung des Auf­ baus ist in produktionstechnisch vorteilhafter Weise zu­ sätzliche Funktionalität integrierbar. So ist in Sandwich- Technik etwa der gezielte Aufbau stoßenergieabsorbierender Bereiche, das Einbringen strukturverstärkender Verstei­ fungselemente oder die Integration von Schall- bzw. Wärme­ dämmaterialien sowie die Ausbildung von Installationskanä­ len in der Primärstruktur leicht möglich.

In Realisierung des oben beschriebenen Verbundprinzips ha­ ben die Rumpfsegmente eine deutlich geringere Länge als herkömmliche Eisenbahnwagen, nämlich insbesondere Längen von weniger als 6 Metern, bevorzugt sogar von nur 3 bis 5 Metern. In der Praxis wird ein Teil der starren Rumpfseg­ mente aufgrund der geringen Länge keinen Ein- und Aus­ stiegsbereich aufweisen, und es wird Wagensegmente (Compartments) mit differenzierteren Funktionen geben als bisher üblich, etwa spezielle Sanitär- oder Technik- /Antriebs-Segmente.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1a und 1b zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele des Gliederfahrzeug in Sei­ tenansicht,

Fig. 2a bis 2d bevorzugte konstruktive Ausbildungen des Verbindungselementes bei dem Gliederfahrzeug nach den Fig. 1a bzw. 1b in verschiedenen Betriebszuständen im Längsschnitt und

Fig. 3a und 3b zwei Ausführungsbeispiele einer Innen­ raumgestaltung eines Gliederfahrzeugs gemäß den Fig. 1a und 1b.

Fig. 1a bzw. 1b zeigen schematische (unmaßstäblich ver­ kürzte) Seitenansichten von auf einem Schienenstrang 1 verkehrenden Gliederfahrzeugen 3 bzw. 3', wobei das erstere (Fig. 1a) zwei und das letztere (Fig. 1b) insgesamt vier kombinierte Antriebs-Segmente 5 an der Zugspitze, in der Zugmitte und am Zugende aufweist. Der Zug 3' ist daher be­ darfsweise ohne Umbauten in zwei Halbzüge teilbar, die an­ triebsmäßig grundsätzlich autark sind. Beide Züge 3 bzw. 3' umfassen weiterhin vier kombinierte Ein-/Ausstiegs- und Passagier-Segmente 7, und der Zug 3 sechs bzw. der Zug 3' vier reine Passagier-Segmente 9 ohne Ein- und Ausstiegsbe­ reich.

Die mechanisch starr ausgeführten Rumpfsegmente 5 bis 9 ruhen jeweils auf einem einzelnen, bezogen auf ihre Längs­ erstreckung, mittig angeordneten Radpaar 11 und sind - mit Ausnahme der einander benachbarten Antriebseinheiten 5 in der Mitte des Zuges 3' - jeweils über elastisch ausgeführ­ te Verbindungselemente 13 unter Bildung einer mit den Rumpfsegmenten im wesentlichen querschnittsgleichen und mit der Außenkontur des Segmente bündigen Rumpfsegmentver­ bindung miteinander verbunden.

Rumpfsegmente mit weiteren Funktionen (Gastronomie-, Club-, Medien-, Fitness- oder Schlaf-Segmente etc.) sind je nach Einsatzfall natürlich ebenso ausführ- und in den Zug integrierbar wie die oben erwähnten Basiseinheiten. Zahl und Anordnung der in der Figur skizzierten Einheiten sind variierbar, und es können - bei Verzicht auf die Mög­ lichkeit der umbaufreien betriebsseitigen Teilung des Zu­ ges - sämtliche Segmente über diskret elastische Verbin­ dungselemente miteinander verbunden sein.

In Fig. 2a bis 2c ist eine bevorzugte konstruktive Ausbil­ dung des Verbindungselementes 13 bei dem Langfahrzeug 3 nach Fig. 1a oder 1b in drei verschiedenen Positionen bzw. Zuständen der angrenzenden Rumpfsegmente 7 und 9 skiz­ ziert, und zwar in Fig. 2a bei längsachsenparalleler Aus­ richtung (Geradeausfahrt) ohne Längskrafteinwirkung, in Fig. 2b bei geneigter Ausrichtung der Längsachsen (Kurven­ fahrt) und in Fig. 2c bei längsachsenparalleler Ausrichtung und Druckkrafteinwirkung in Längsachsenrichtung (verzö­ gerter Geradeausfahrt).

Das Verbindungselement 13 ist aus mit Abstand gereihten starren, zweifach stumpf abgewinkelten (S-förmigen) Duro­ merelementen 13a und aus diese radial verbindenden, ange­ klebten Elastomerbrücken 13b aufgebaut. An die Wandungen 7a, 9a der Rumpfsegmente 7, 9 grenzen bei der hier skiz­ zierten Ausführung jeweils Duromerabschnitte 13a an, und diese sind mit der angrenzenden Wandung durch Verkleben stoffschlüssig und zusätzlich zur Sicherung über Nieten 13c formschlüssig verbunden. (Alternativ kann die Verbin­ dung zwischen den Rumpfsegmentwandungen und den Verbin­ dungselementen auch über Elastomerabschnitte hergestellt sein, und die zusätzliche Sicherung kann ggfs. entfallen.)

In Fig. 2b ist zu erkennen, wie sich bei einer Neigung der Rumpfsegmentlängsachsen A7, A9 der Rumpfsegmente 7 und 9 relativ zueinander um einen kleinen Winkel α eine Dehnung des Aufbaus des Verbindungselementes 13 auf einer Seite (im oberen Bildteil), hingegen eine Stauchung auf der an­ deren Seite (im unteren Bildteil) ergibt, wobei sich die Elastomerabschnitte unter Ausübung einer Zugkraft F₁ auf die Rumpfsegmentenden im gedehnten Bereich bzw. einer Druckkraft F₂ im gestauchten Bereich und mit über die Ma­ terialwahl vorbestimmbarer, die Verformung dämpfender in­ nerer Reibung verformen. Die Kräftepaare F₁, F₂ erzeugen auf die Rumpfsegmente 7, 9 einwirkende Drehmomente um eine vertikale Achse, die im Zusammenspiel mit einer in gewis­ sem Grade elastischen Ausbildung der Spurführung bzw. der Verbindung zwischen den Radpaaren 11 und den Rumpfsegmen­ ten 7, 9 jeweils eine gewisse Vorab-Orientierung der Rumpfsegmente in Bezug auf den Gleisverlauf bewirken. Die Kombination mit einer Einzelradaufhängung ist insofern besonders vorteilhaft.

Fig. 2c zeigt das Verbindungselement 13 im unter Einwir­ kung einer längsachsenparallelen Kraft F gleichmäßig stark gestauchten Zustand. Die Duromerelemente 13a sind unter entsprechender Verformung der Elastomerelemente 13b, die wegen der inneren Reibung in hohem Maße stoßenergieverzeh­ rend wirkt, entgegen der Kraftrichtung nahezu bis zum An­ schlag aufeinander aufgelaufen. In diesem Zustand ist der Verbindungselement hochgradig querversteift, so daß ein Ausknicken - auch bei nicht völlig paralleler Orientierung der Rumpfsegmentachsen A7, A9 - ebenso weitgehend verhin­ dert wird wie das gefürchtete ungedämpfte "Teleskopieren" der Einheiten in Laufrichtung. Das Verhalten im Überla­ stungsfall der gezeigten Hybridstruktur ist aufgrund der speziellen Formgebung auch bei Einsatz von faserverstärk­ ten Materialien ohne weiteres simulierbar, so daß eine Op­ timierung der Material- und Verbindungsmittelauswahl im Hinblick auf das Crashverhalten relativ leicht möglich ist.

Fig. 2d zeigt eine alternative Ausbildung von Verbindungs­ elementen 13' bei dem Gliederfahrzeug 3. Diese umfassen mindestens die Seitenbereiche und den Dachbereich (bevorzugt aber den gesamten Umfang) der Verbindung zwi­ schen den Rumpfsegmenten 7 und 9 umschließende, nahezu starre GFK-Profilteile 13a', 13b' mit geringfügig unter­ schiedlichen lateralen Abmessungen, die über Elastomerab­ schnitte 13c' in alternierender Anordnung miteinander ver­ bunden sind. Die Elastomerabschnitte 13c' sind im Interes­ se einer hohen Scherfestigkeit im wesentlichen ganzflächig auf die einander zugewandten Seiten der starren Elemente 13a', 13b' aufgebunden und weisen ein spezielles Längspro­ fil auf, das eine progressive Gegenkraft und Dämpfung bei zunehmender Zug- bzw. Druckkraft bewirkt. Das dynamische Verhalten ähnelt grundsätzlich dem bei der oben beschrie­ benen Ausführung gemäß Fig. 2a bis 2c.

In den Fig. 3a und 3b sind zwei Rumpfquerschnitte mit möglicher Bestuhlung für die zuvor beschriebenen Ausfüh­ rungsbeispiele dargestellt. Es zeigt sich, daß sowohl bei einer Ausstattung für die erste Klasse (Fig. 3a) wie auch bei einer Ausstattung für die zweite Klasse (Fig. 3b) ge­ gegenüber herkömmlichen Vollbahn-Fahrzeugen der Normalspur ein erheblicher Raumgewinn erzielt wird. Die Breite b des dargestellten Rumpfsegments 400 beträgt beispielsweise 3,30 m, was deshalb besonders bemerkenswert ist, weil die­ se Breite praktisch über die ganze Länge des Zugs zur Ver­ fügung steht. Hierdurch lassen sich auch Salons im Restau­ rantwagen mit beidseitiger Zweier-Bestuhlung (401, 402) einrichten, was eine verbesserte Nutzbarkeit mit sich bringt, da die Zahl der Passagiere pro Zuglänge vergrößert ist. Dabei ist der Komfort sogar noch vergrößert. Bei der dargestellten Ausführung ist das Radpaar 403 lediglich schematisch dargestellt. Es ist aber ersichtlich, daß die Laufrichtung des Radpaares mit der Längsrichtung des dar­ gestellten Fahrzeugsegments 400 übereinstimmt. Drehgestel­ le oder Drehschemel kommen nicht zur Anwendung.

Fig. 3b zeigt eine 2. Klasse-Ausführung in der Darstellung entsprechend Fig. 3a. Die Bestuhlung 403/404 entspricht einer 2-3-Aufteilung, wie sie auch in Flugzeugkabinen Ver­ wendung findet.

Die Länge der Segmente entspricht einer maximalen Länge für Aggregate oder Einzelabteilen, so daß in variabler Ausgestaltung unterschiedlichste Nutzungen möglich sind. So läßt sich ein einem Segment beispielsweise eine Küche oder auch ein Fahrradabteil unterbringen. Die Zahl der mit Türen versehenen Segmente läßt sich nach den individuellen Verkehrsgegebenheiten konfigurieren. Im Nahverkehr wird die Zahl der Türbereiche mit Stehgelegenheiten entspre­ chend größer bemessen. Für den Nachtverkehr lassen sich geräumige Schlafkabinen vorsehen.

Zur Realisierung der Rumpfsegmente ist die verstärkte oder selbstverstärkende Kunststoffbauweise zwar unter Leicht­ bauaspekten bevorzugt, es ist aber beispielsweise auch ei­ ne Leichtmetallkonstruktion oder eine Stahlskelett- Verbundkonstruktion mit Kunststoff- oder Leichtmetallbe­ plankung möglich.

Neben glasfaserverstärkten Duromeren sind bei Kunststoff­ bauweise - bei Beachtung der Kostensituation - grundsätz­ lich auch kohle- oder polymerfaserverstärkte Duro- oder Thermoplaste einsetzbar, denen ggfs. durch Einbinden von ausgerichtetem Verstärkungsmaterial eine ein- oder u. U. auch zweiachsige Vorzugsorientierung aufgeprägt wird. Als Elastomer können neben Gummi bei­ spielsweise auch Elastomere auf PU-Schaum-Basis o. ä. zum Einsatz kommen.

Claims (12)

1. Gliederfahrzeug (3, 3') zum Betrieb auf einem unterhalb des Gliederfahr­ zeuges verlaufenden Eisenbahngleis (1), mit einem Rumpf umfassend eine Mehrzahl gelenkig miteinander verbundener, starrer Rumpfsegmente (5 bis 9), die sich jeweils mit mindestens einem Radpaar (11) auf dem Gleis (1) abstützen, und an den Enden der Rumpfsegmente (5 bis 9) vorgesehenen Verbindungselementen (13, 13'), welche die Kontur der Rumpfsegmente (5 bis 9) zwischen diesen fortsetzen und einen Distanzausgleich beim Befahren von Gleisbögen bewirken, dadurch gekennzeichnet, daß die Rumpfsegmente (5 bis 9) über querschnittsgleiche Verbindungselemente (13, 13') mit vorgegebenem Längs- und Torsionselastizitätsprofil miteinander verbunden sind, wobei die Verbindungselemente (13, 13') eine Hybridstruktur aus einer Mehrzahl mit den Rumpfsegmenten (5 bis 9) querschnittsgleicher, U- oder ringförmiger starrer Elemente (13a, 13a', 13b'), deren Abmessung in Längsrichtung größer ist als ihre Dicke, und aus an jeweils zwei benach­ barte starre Elemente angeformten Elastomerabschnitten (13b, 13c') auf­ weisen.

2. Gliederfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rad­ paare (11) insbesondere über Achsen, derart mit den Rumpfsegmenten (5 bis 9) verbunden sind, daß die Laufrichtung jedes Radpaars (11) bei der Fahrt mit der Längsrichtung des zugeordneten Rumpfsegments (5 bis 9) zusammenfällt.

3. Gliederfahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tor­ sionselastizität der Verbindungselemente (13, 13') in vorbestimmter Rela­ tion zu einer Quer- und/oder Torsionselastizität der Aufhängung der Radpaa­ re (11) an den Rumpfsegmenten (5 bis 9), insbesondere geringer als diese, gewählt ist.

4. Gliederfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Verbindungselemente (13, 13') in Umfangsrichtung der Rumpfsegmente (5, 7, 9) homogen ausgebildet sind.

5. Gliederfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Verbindungselemente (13, 13') im Boden- und/oder Wand- und/oder Deckenbereich unterschiedliche Elastizitätskonstanten oder Kompressibilitätskonstanten oder ein vorgegebenes Längs- und/oder Quere­ lastizitätsprofil aufweisen, so daß die Elastizität in lateraler und vertikaler Richtung unabhängig vorbestimmbar ist.

6. Gliederfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Läng­ serstreckung der Elastomerabschnitte (13b, 13c') kleiner ist als diejenige der starren Elemente (13a, 13a', 13b').

7. Gliederfahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die starren Elemente (13a) einen ersten und einen zweiten Abschnitt mit unterschiedli­ chen lateralen Abmessungen oder eine konische Ausbildung aufweisen und daß der zwei benachbarte starre Elemente (13a) verbindende Elastomer­ abschnitt (13b) den ersten Abschnitt des einen Elementes in radialer Rich­ tung mit dem zweiten Abschnitt des anderen Elementes verbindet derart, daß die Verbindungselemente (13) sich bei Einwirkung einer Druckkraft in Längsrichtung selbstzentrierend und energieabsorbierend verkürzen.

8. Gliederfahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils erste und zweite starre Elemente (13a', 13b') mit unterschiedlichen latera­ len Abmessungen in Längsrichtung des Verbindungselementes (13') aufein­ anderfolgen und der zwei benachbarte starre Elemente (13a', 13b') ver­ bindende Elastomerabschnitt (13c') die Differenz der lateralen Abmessun­ gen in radialer Richtung überbrückt derart, daß die Verbindungselemente (13') sich bei Einwirkung einer Druckkraft in Längsrichtung selbstzentrierend und energieabsorbierend verkürzen.

9. Gliederfahrzeug nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeich­ net, daß die starren Elemente (13a, 13b', 13c') aus einem faserverstärkten oder selbstverstärkenden Polymer, insbesondere mit Vorzugsorientierung, gebildet sind.

10. Gliederfahrzeug nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeich­ net, daß die Elastomerabschnitte (13b, 13c') großflächig mit jeweils einem Außen- oder Innenflächenabschnitt der angrenzenden starren Elemente (13a, 13a', 13b') verbunden sind.

11. Gliederfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die starren Rumpfsegmente (5 bis 9) in, insbesondere mehrschaliger, Faserverbundbauweise ausgeführt sind.

12. Gliederfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Erstreckung der starren Rumpfsegmente in Längs­ richtung des Gleises weniger als 6 m beträgt.