DE19828900C2 - Gliederfahrzeug - Google Patents

Description

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

Es sind Gliederzüge mit Großraumwaggons bekannt, die aus grundsätzlich trennbaren, aber im regulären Betrieb zusammenhängend eingesetzten Teilen (Segmenten) bestehen, von denen jeweils zwei ein gemeinsames, ein- oder mehrachsiges Drehgestell und über diesem einen Übergangsbereich haben. Da sich hier jeweils zwei Fahrzeugglieder einige Konstruktionselemente teilen, ist mit den Gliederzügen eine gewisse Verringerung des baulichen Aufwandes und des Gewichts - bezogen auf die Transportkapazität - erreicht worden.

In dem genannten Übergangsbereich ist der für Schwenkbewegungen der Fahrzeugglieder gegeneinander erforderliche Spalt seitlich und oben tunnelförmig mit einer flexiblen Gummibalgenkonstruktion verschlossen. Diese wird üblicherwei­ se so ausgelegt, daß sie die durch den Fahrbahnverlauf aufgeprägten Relativbewe­ gungen der Zugteile möglichst wenig beeinflußt, während der Fahrzeuglauf durch seitliche Puffer oder zusätzliche Kupplungsglieder (neben der Mittelkupplung) stabilisiert wird.

Die Ausführung der Wagenkasten-Übergangseinrichung, insbesondere der Balgenkonstruktionen, ist Gegenstand ständiger Weiterentwicklung gewesen, die jedoch wenig am Prinzip geändert hat.

Aus der DE-OS 22 32 279 ist eine Modifikation der klassischen Gummibalgenkonstruktion 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.

Hierbei handelt es sich lediglich um die Veränderung eines passiven Dämpfer­ elementes nach Art eines verstellbaren Stoßdämpfers.

Aus der DE 31 24 682 A1 ist eine Wagenüber­ gangseinrichtung für ein spurgeführtes Hochgeschwindigkeitsfahrzeug bekannt, bei der mehrteilige, aufblasbare Hohlkammerprofile mit über den Innendruck variabel einstellbarer Steifigkeit vorgesehen sind. Hiermit soll eine in allen Fahrzuständen aerodynamisch vorteilhafte, schmutzdichte und wirksam geräuschdämmende Verkleidung des Übergangsbereiches gesichert werden.

Auch hierdurch wird nur das Profil in seiner Eigenschaft als Übergangsbegrenzung verändert, ohne daß eine grundsätzliche Beeinflussung der fahrdynamischen Eigenschaften des Gliederfahrzeuges beabsichtigt wäre.

Die US 4,233,908 offenbart ein Gliederfahrzeug, das zum Betrieb auf einem auf beiderseits des Fahrzeugs verlaufenden Hochgleis zwischen dessen Schienen eingehängt ist. Das Fahrzeug ist in kurze Segmente von etwa einem halben Meter Länge unterteilt. Zur Verbindung benachbarter Segmente sind elastische Verbindungselemente vorgesehen, die sich über die Stirnseiten der Segmentschale erstrecken. Die Verbindungselemente übertragen lediglich längs des Zuges gerichtete Kräfte. Es werden seitlich angebrachte Stützrollen benötigt, um das Fahrzeug im Spurkanal zu halten. Für konventionelle Gleise ist ein solches System nicht geeignet.

Die gattungsbildende DE 42 13 948 A1 offenbart ein Schienenfahrzeug, bei dem zwischen zwei benachbarten, mit Tragarmen nach Jakobs-Bauart auf einem gemeinsamen Drehgestell aufliegenden Wagenkästen ein starres Zwischenstück vorgesehen ist, wobei die Tragarme des einen Wagenkastens an dem Zwischen­ stück um eine vertikale Achse und die Tragarme des anderen Wagenkastens an dem Zwischenstück um eine Querachse drehbar gelagert sind. Die Überleitung des Kraftflusses zwischen den Wagenkästen erfolgt konzentriert im Bodenbereich über die Tragarme und eine Anschlagstange.

Nachteilig ist bei dieser Lösung zum einen, daß eine entsprechend robuste und schwere Konstruktion der den Kraftfluß leitenden Breiche des Wagenkastens erforderlich ist. Zum anderen erfolgt die Spurführung bei einem derartigen Schienenfahrzeug allein durch die Wechselwirkung der Räder mit dem Gleis. Dies hat zur Folge, daß Gleisunebenheiten und durch die Fahrdynamik entstehende, seitlich veränderliche Kräfte vom Rad über das Fahrwerk auf den Wagenkasten übertragen werden und eine entsprechend unruhige, für Fahrgäste unkomfortable Fahrt bewirken. Alternativ sind aufwendige Maßnahmen zur gedämpften Lagerung des Wagenkastens auf dem Fahrgestell erforderlich, die wiederum das Gewicht des Fahrzeugs weiter erhöhen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gliederfahrzeug mit einer fahrdynamisch verbesserten Konstruktion anzugeben, die insbesonders vorteilhaft in Leichtbauweise auszuführen ist.

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

Die Erfindung beinhaltet die aktive Einstellung der Position oder Bewegung von Rumpfsegmenten relativ zueinander, die ausschließlich durch Stellglieder oder Aktivatoren erfolgen.

Es wird also nicht über die Schnittstelle lediglich eine zusätzliche Kraft ausgeübt, welche die Kraftüberleitung über Puffer, Kupplungselemente oder sonstige zentrale Krafteinleitungsvorrichtungen wie Lenker oder lokale Dämpfer bewirkt. Vielmehr wird die Kraftüberleitung aktiv dadurch bestimmt, daß die Kopp­ lung und gegenseitige Einstellung der benachbarten Segmen­ te im wesentlichen über ihren gesamten Stirnquerschnitt beeinflußt wird. Dabei kann es sich um Dämpfungsmittel oder um in ihrer Elastizität - gegebenenfalls richtungsab­ hängig - veränderliche Elemente - oder aber um Aktivatoren in Form von aktiv antreibbaren Stellmitteln handeln. Zu­ sätzlich sind auch energieverzehrende Mittel im Falle ei­ nes Stoßes aktiv auslösbar.

Einstellbar ist damit eine aktive Streckung oder Minimie­ rung der Krümmung des Fahrzeugs, ein aktiver, gesteuerter Sinuslauf oder eine Verlagerung der Belastung von einzel­ nen Rädern oder Radpaaren. Es kann entweder eine zusätzli­ che Belastung oder aber eine gezielte Entlastung einzelner Räder oder Radpaare dadurch erfolgen, daß die unteren oder oberen Bereich der Segmentverbindungen, welche das jewei­ lige Rad oder Radpaar enthalten, verkürzt oder gestreckt werden. Durch entsprechende Veränderung lediglich der Fe­ dersteifigkeiten in den Segmentverbindungen kann auch die Elastizität beeinflußt werden, so daß sich unterschiedli­ che Komforteigenschaften einstellen lassen.

Auf diese Weise arbeiten die die Fahrdynamik des Fahrzeugs be­ einflussenden Elemente in Abhängigkeit von der Geometrie der Fahrbahn. Hierbei können die für die Fahrbahn relevanten Daten entweder - bevorzugt an der Zugspitze - aktuell ermittelt werden oder aber bei einer früheren Fahrt desselben oder eines anderen Fahrzeugs aufgenommen worden sein. Dabei ist die Übertragung über den Funkweg ebenfalls eingeschlossen. Die die Geometrie des Gleiska­ nals betreffenden Daten sind bevorzugt zusammen mit einer Ortsinformation in einem Speicher abgelegt, welche durch eine aktuelle Ortsinformation ausgewählt wird, die bei der Fahrt entweder über ein Satellitennavigationssystem (GPS) ermittelt oder aber mit Hilfe von Kennmarken im Gleiska­ nal abgelesen wird.

Die Erfindung schließt weiterhin die grundsätzliche tech­ nische Lehre ein, eine neue Qualität der Fahrdynamik durch eine Gliederung des Fahrzeuges in relativ kurze, starre Einheiten bzw. Fahrzeugglieder in Verbindung mit einer ak­ tiv gesteuert elastischen Ausbildung der Übergangs- und Verbindungsabschnitte zwischen diesen sowie einer aktiven Steuerung der Fahrdynamik in Anpassung an Verlauf und Pro­ fil der Fahrbahn (der Spur) zu erreichen. Damit ist auch eine neue Qualität hinsichtlich der Interaktivität von Fahrzeug und Fahrweg unter weitestgehender Fahrbahnschonung verbunden.

Die Rumpfsegmente weisen jeweils ein Spurführungselement auf, das primär die laterale Position der jeweiligen Ein­ heit relativ zur Spur bestimmt. Sie sind über im wesentli­ chen querschnittsgleiche Segmentverbindungen mit steuerba­ rem Längs- und Querelastizitätsprofil miteinander verbun­ den, durch die in aktiv kontrollierter Weise für jede Ein­ heit über ein entsprechendes Drehmoment die Orientierung der vorhergehenden und der nachfolgenden Einheit zur Wir­ kung gebracht wird. Hierdurch werden - im Zusammenwirken mit einer aktiven Steuerung des jeweiligen Spurführungs­ elementes - die Einheiten relativ zueinander und zur Spur ausgerichtet. Das spezielle, veränderliche Elastizitäts- oder Ausrichtungsprofil der Segmentverbindungen sichert bei Geradeausfahrt eine gegenüber herkömmlichen Gliederzü­ gen erhöhte Quersteifigkeit des Fahrzeugverbandes und - zusammen mit der relativ flexiblen Spurführung der starren Einheiten - wie sie weiter unten näher dargestellt ist - - bei Kurvenfahrt eine verbesserte Anpassung der Fahrzeug­ form an den Fahrbahnverlauf und -profil. Beide Wirkungen ermöglichen letztlich eine wesentliche Verbesserung des Fahrzeuglaufes und somit eine Erhöhung des Fahrkomforts und der Grenzgeschwindigkeiten.

Die Steuerung der mechanischen Eigenschaften und gegebe­ nenfalls der Geometrie der Segmentverbindungen kann ins­ besondere durch die Steuerung des Fluiddrucks in flexiblen Hohlprofilen oder unter Nutzung magnetischer Anziehungs- oder Abstoßungskräfte zwischen benachbarten Teilen der Segmentverbindungen oder aber auch durch aktive Steueran­ triebe in Form von Hydraulik oder Linearantrieben erfol­ gen. Im Interesse einer präzisen Steuerung des Kurvenver­ haltens können auf beiden Seiten des Fahrzeuges bevorzugt getrennte elastische Elemente mit separater Ansteuerung vorgesehen sein, so daß das Fahrzeug- bzw. Zuglängsprofil vorausschauend dem Fahrbahnverlauf angepaßt werden kann.

Unerwünschte Schwingungen werden dabei durch eine geeigne­ te Steuerung der Dämpfungscharakteristik der Segmentver­ bindungen sowie der Verbindungen zwischen Wagenkasten und Spurführungselement unterbunden.

Von wesentlicher Bedeutung ist dabei, daß einerseits ein der Fahrbahn angepaßtes Verhalten in der Weise erzeugt wer­ den kann, daß durch eine aktive Beeinflussung der Segment­ verbindungen zwischen den relativ starren Rumpfsegmenten des Gliederfahrzeugs eine aktive Anformung des Glieder­ fahrzeugs an den Fahrweg erfolgen kann. Dadurch, daß in Abhängigkeit vom Fahrweg eine bestimmte geometrische Ein­ stellung der Segmente mit Kraftüberleitung im wesentlichen über den gesamten Segmentring vorgebbar ist, erhält das erfindungsgemäße Gliederfahrzeug eine segmentübergreifende Steifigkeit, welche auch eine weitgehende dynamische Ent­ kopplung des Gliederfahrzeugs von der Fahrbahn ermöglicht.

Darüber hinaus ist zur Verringerung von ungewollten dyna­ mischen Eigenbewegungen des Gliederfahrzeugs, welche zu Schlinger- oder Schaukelbewegungen führen können, vorgese­ hen, die damit einhergehende relative Fehlstellung der Segmente dadurch auszurichten, daß die resultierende Spaltbreite der Übergangsbereiche zwischen Elementen abge­ fragt und in ein Steuersignal zur Beeinflussung der Spalt­ breite benachbarter Elemente im Sinne eines Ausgleichs um­ gesetzt wird. Dadurch erfolgt eine Ausrichtung des Glie­ derfahrzeugs auf einer Optimallinie. Insbesondere wird ei­ ne mögliche Tendenz eliminiert, unkontrollierte Krümmungen einzunehmen. Eine derartige Steuerung läßt sich sowohl für Bewegungen um die Hochachse als auch für Bewegungen um die Querachse einsetzen. Ein derartig geführter Gliederfahr­ zeug erhält eine über die einzelnen Segmente hinausgehende Steifigkeit und erhält Fahreigenschaften, welche sich von denjenigen eines Gliederfahrzeugs vollständig unterschei­ den, das lediglich über elastische Elemente verbunden ist. Wichtig ist dabei auch, daß die Elemente des Glieder­ fahrzeugs ganzheitlich derart verbunden sind, daß die Kraftüberleitung im wesentlichen über die gesamte Kante der Segmentringe und die anschließenden Segmentverbindung­ selemente erfolgt.

Die Spurführungselemente sind bei der Ausführung des Fahr­ zeuges als Schienenfahrzeug als Radpaare, insbesondere mit Einzelradaufhängung der Räder, ausgebildet und bevorzugt im wesentlichen mittig unter den starren Rumpfsegmenten angeordnet. Sie umfassen bevorzugt mit kurzen Ansprechzei­ ten über hydraulische oder pneumatische Aktuatoren ver­ stellbare Dämpfungs- und Federelemente, mit denen auch die Vertikalposition der Rumpfsegmenten gesteuert werden kann. Bevorzugt sind die Fahrwerke unmittelbar am Rumpf angeord­ net.

In einer bevorzugten Ausführung haben die Segmentverbin­ dungen eine Hybridstruktur aus einer Mehrzahl im wesentli­ chen mit den Wagenkastenabschnitten querschnittsgleicher, ringförmiger, starrer Elemente und aus elastischen Elemen­ ten mit steuerbarer Steifigkeit bzw. Flexibilität und ggfs. auch steuerbarer Geometrie, die an jeweils zwei be­ nachbarte starre Elemente angeformt sind. Deren konkrete Dimensionierung und Ansteuerung ist in Abstimmung auf die im einzelnen zu realisierenden Funktionen und Parameter (Elastizitätsmodul, Härte, innere Reibung etc.) zu wählen.

In einer Leichtbau-Ausführung unter Einsatz faserverstärk­ ter Kunststoffe mit vorteilhaftem Versagensverhalten (sogenanntem "feil-safe"-Verhalten) umfassen die starren Elemente einen ersten und einen zweiten Abschnitt mit un­ terschiedlichen lateralen Abmessungen, mindestens ein ge­ steuert flexibler Abschnitt verbindet jeweils den ersten Abschnitt des einen angrenzenden Elementes mit dem zweiten Abschnitt des anderen Elementes. Die Segmentverbindungen verkürzen sich bei Einwirkung einer Druckkraft in Längs­ richtung (z. B. bei einem Frontalaufprall oder Auffahren) in kontrollierter Weise selbstzentrierend und energieab­ sorbierend, so daß ein Teleskopieren der starren Fahrzeug­ einheiten weitestgehend ebenso vermieden wird wie ein Aus­ knicken einzelner Einheiten aus dem Längsverbund. Eine noch günstigere Kurvendynamik ist speziell auch bei dieser Ausgestaltung durch Vorsehen mehrerer, in Umfangsrichtung aneinandergereihter Abschnitte mit einzeln steuerbarer Flexibilität erzielbar.

In einer alternativen Ausführung sind jeweils erste und zweite starre Elemente mit unterschiedlichen lateralen Ab­ messungen in Längsrichtung des Segmentverbindungens anein­ andergereiht, und ein zwei benachbarte starre Elemente verbindendes elastisches Segment überbrückt die Differenz der lateralen Abmessungen in radialer Richtung derart, daß die Segmentverbindungen sich auch hier bei Einwirkung ei­ ner Druckkraft in Längsrichtung selbstzentrierend und energieverzehrend 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 flexiblen Segmente sind möglichst großflächig mit je­ weils einem Außen- bzw. Innenflächenabschnitt der angren­ zenden starren Elemente verbunden, wodurch eine hohe Schubfestigkeit der Hybridstruktur in Längsrichtung er­ zielt wird. Technologisch vorteilhaft ist hier der Einsatz von hochgradig schubfesten Klebverbindungen, ggfs. ergänzt durch formschlüssige Verbindungsmittel.

In Realisierung des oben beschriebenen Verbundprinzips ha­ ben die Rumpfsegmenten eine deutlich geringere Länge als herkömmliche Drehgestellwagen, nämlich insbesondere Längen von deutlich unter 10 Metern, bevorzugt sogar von nur 3 bis 6 Metern. Die durch den Fahrbahnverlauf aufgeprägten Winkel und Winkeländerungsgeschwindigkeiten zwischen den Wagenlängsachsen und die dadurch bedingten Stellkräfte und -zeiten halten sich dabei in steuerungstechnisch ohne wei­ teres beherrschbaren Grenzen.

Die eigentliche Steuereinrichtung ist bevorzugt als zen­ trale Steuerung für das gesamte Fahrzeug (den Zug) ausge­ führt, kann aber auch einzelne, vernetzte Steuermodule für die einzelnen Einheiten umfassen. In jedem Fall ist sie zur Auswertung gespeicherter oder aktuell erfaßter Fahr­ wegsdaten zur Gewinnung der Steuersignale für die einzel­ nen Rad- bzw. Achsaufhängungen und Segmentverbindungen ausgebildet. Im Falle einer Steuerung aufgrund von vorab erfaßten und gespeicherten Fahrwegsdaten ist ein hochprä­ zise (direkte oder indirekte) Positionsbestimmung im ver­ laufe der aktuellen Fahrt erforderlich. Hingegen erfordert die aktuelle Ausmessung der Fahrbahn bei jeder Benutzung durch Fühler im Frontbereich eine besonders schnelle Si­ gnalverarbeitung, kommt aber ohne Positionserfassung aus.

Im einzelnen handelt es sich um die aktive Beeinflussung von die Fahrdynamik des Fahrzeugs beeinflussenden Elementen in Zuordnung zu oder in Abhängigkeit von Positionsdaten bzw. Geometrischen Daten des Fahrwegs bei einem Schienenfahrzeug. Des weite­ ren wird als neu und erfinderisch die Speicherung dieser Daten in einem Schienenfahrzeug angesehen, wenn diese wäh­ rend der Fahrt zur aktiven Beeinflussung von Fahreigen­ schaften oder von die Fahrdynamik beeinflussenden Elemen­ ten bei Erreichen der zugehörigen Position auf dem Fahrweg ausgelesen werden. Schließlich ist auch die aktive Anfor­ mung eines Gliederfahrzeuges an die Geometrie des Schie­ nenverlaufs eine unabhängige erfinderische Lösung. Dies gilt auch für eine "Vergleichmäßigung" der Verformung ei­ nes Gliederfahrzeugs zu "Weitergabe örtlicher Verformung" an benachbarte Gliederelement durch entsprechende Sensor- und Steuerelemente unter Einschluß entsprechender Signal­ verarbeitungsmittel.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung.

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 Gliederfahrzeuges in Seitenansicht,

Fig. 2a bis c eine bevorzugte konstruktive Ausbildung der Segmentverbindungen bei dem Gliederfahrzeug nach den Fig. 1a und b in verschiedenen Be­ triebszuständen im Längsschnitt,

Fig. 2d eine weitere Ausführung der Segmentverbindungen bei dem Gliederfahrzeug nach den Fig. 1a und b mit einem Aktivator als Antriebselement,

Fig. 2e und f eine andere konstruktive Ausbildung der Segmentverbindungen bei dem Gliederfahrzeug nach den Fig. 1a und b mit Aktivierungsmöglichkeit in zwei verschiedenen Betriebszuständen im Längs­ schnitt,

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Fahrdynamik-Steuer­ systems für einen Gliederfahrzeug,

Fig. 3a ein Blockschaltbild einer detaillierten Schaltung zur Umsetzung der ermittelten oder gespeicherten Fahrwegdaten in Steuergrößen zur Ansteuerung von Elementen, welche ihrerseits die Fahrdynamik be­ einflussen.

Fig. 4a eine Querschnittsdarstellung einer ersten Ausfüh­ rung eines Segments des Ausführungsbeispiels gemäß den Fig. 1a und 1b als Erste-Klasse-Version, sowie

Fig. 4b eine entsprechende Querschnittsdarstellung einer ersten Ausführung eines Segments des Ausführungs­ beispiels gemäß den Fig. 1a und 1b als Zweite- Klasse-Version

Fig. 1a zeigt die schematische (und unmaßstäblich ver­ kürzte) Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines auf einem Gleis 1 verkehrenden Gliederfahrzeugs 3, das aus gelenkig miteinander verbundenen Segmenten be­ steht, welche als Rumpfsegmenten 5 bis 9 bezeichnet sind. Diese ruhen jeweils auf einem einzelnen, bezogen auf ihre Längserstreckung, mittig angeordneten Radpaar 11 mit in ihren fahrdynamischen Eigenschaften beeinflußbarer Radauf­ hängung und sind jeweils über steuer­ bar flexibel ausgeführte Segmentverbindungen 13 unter Bil­ dung eines mit den Wagensegmenten im wesentlichen quer­ schnittsgleichen Übergangs miteinander verbunden. Mit "1" ist die Länge eines Segments bezeichnet. Die Laufrichtung der Radpaare fällt mit der Längsrichtung des zugehörigen Segments zusammen.

Fig. 1b zeigt hingegen eine andere Ausführung des erfin­ dungsgemäßen Gliederzuges mit einander benachbarten Antriebseinheiten in der Zugmitte, wodurch das Fahrzeug in zwei Halbzüge teilbar ist. Die Bedeutung der verwendeten Bezugszeichen ent­ spricht derjenigen gemäß Fig. 1a.

Funktionen, Zahl und Anordnung der in der Figur skizzier­ ten Einheiten sind variierbar, und es können - bei Ver­ zicht auf die Möglichkeit der umbaufreien betriebsseitigen Teilung des Zuges - auch sämtliche Einheiten über steuer­ bar elastische Segmentverbindungen miteinander verbunden sein.

In bevorzugter Leichtbauausführung haben die Verbindungse­ lemente eine Hybridstruktur, bestehend aus einer Mehrzahl im wesentlichen mit den Rumpfsegmenten querschnittsglei­ cher, d. h. U- oder ringförmiger starrer Elemente, deren Abmessung in Längsrichtung größer ist als ihre laterale Abmessung, und 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 vorteilhaftem Versagensverhalten (sogenanntem "fail-safe"-Verhalten) umfassen die starren Elemente einen ersten und einen zweiten Abschnitt mit un­ terschiedlichen lateralen Abmessungen, und der Elasto­ merabschnitt verbindet den ersten Abschnitt des einen an­ grenzenden Elementes in im wesentlichen radialer Richtung mit dem zweiten Abschnitt des anderen Elementes. Die Ver­ bindungselemente verkürzen sich bei Einwirkung einer Druckkraft in Längsrichtung (z. B. bei einem Frontalauf­ prall oder Auffahren) in kontrollierter Weise selbstzen­ trierend und energieabsorbierend, so daß ein Teleskopieren der starren Einheiten weitestgehend ebenso vermieden wird wie ein Ausknicken einzelner Einheiten aus dem Längsver­ bund.

In den Fig. 2a bis 2c ist eine bevorzugte konstruktive Ausbildung des Verbindungselementes 13 bei dem Glieder­ fahrzeug 3 nach Fig. 1 in drei verschiedenen Positionen bzw. Zuständen der angrenzenden Rumpfsegmente 7 und 9 skizziert, und zwar in Fig. 2a bei längsachsenparalleler Ausrichtung (Geradeausfahrt) ohne Längskrafteinwirkung, in Fig. 2b bei geneigter Ausrichtung der Längsachsen (Kurvenfahrt) und in Fig. 2c bei längsachsenparalleler Ausrichtung und Druckkrafteinwirkung in Längsachsenrich­ tung (verzögerter Geradeausfahrt). Der Verbindungselement 13 ist aus mit Abstand gereihten, starren, zweifach stumpf abgewinkelten Duromerelementen 13a und aus diese radial verbindenden, angeklebten Elastomerbrücken 13b aufgebaut. An die Wandungen 7a, 9a der Segmenten 7, 9 grenzen bei der hier skizzierten Ausführung jeweils Duromerabschnitte 13 an, und diese sind mit der angrenzenden Wandung durch Ver­ kleben stoffschlüssig und zusätzlich zur Sicherung über Nieten 13c formschlüssig verbunden. (Alternativ kann die Verbindung zwischen den Segmentwandungen und das 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 Längsachsen A7, A9 der Segmente 7 und 9 relativ zueinander um einen kleinen Winkel α eine Dehnung des Aufbaus des Verbindungselementes 13 auf einer Seite (im oberen Bild­ teil), hingegen eine Stauchung auf der anderen Seite (im unteren Bildteil) ergibt, wobei sich die Elastomerab­ schnitte unter Ausübung einer Zugkraft F₁ auf die Segment­ enden im gedehnten Bereich bzw. einer Druckkraft F₂ im ge­ stauchten Bereich und mit über die Materialwahl vorbe­ stimmbarer, die Verformung dämpfender innerer Reibung ver­ formen. Die Kräftepaare F₁, F₂ erzeugen auf die Rumpfseg­ mente 7, 9 einwirkende Drehmomente um eine vertikale Ach­ se, die im Zusammenspiel mit einer in gewissem Grade ela­ stischen Ausbildung der Spurführung bzw. der Verbindung zwischen den Radpaaren 11 und den Segmenten 7, 9 jeweils eine "vorausschauende" Orientierung der einzelnen Rumpf­ segmente in Bezug auf den Fahrbahnverlauf bewirken. "Vorausschauend" ist die Orientierung dabei deshalb, weil der den nachfolgenden Segmenten der Fahrbahnverlauf von den vorausfahrenden dadurch "mitgeteilt" wird, daß sich das Fahrzeug an die Fahrbahn "anschmiegt". Dieses "Anschmiegen" erfolgt segmentübergreifend. Eine Kombinati­ on mit einer weich geführten Einzelradaufhängung ist inso­ fern 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 Segmentachsen A7, A9 - ebenso weitgehend verhindert wird wie das gefürchtete ungedämpfte "Teleskopieren" der Einheiten in Laufrichtung. Das Verhalten im Überlastungs­ fall der gezeigten Hybridstruktur ist aufgrund der spezi­ ellen Formgebung auch bei Einsatz von faserverstärkten Ma­ terialien ohne weiteres simulierbar, so daß eine Optimie­ rung der Material- und Verbindungsmittelauswahl im Hin­ blick auf das Crashverhalten relativ leicht möglich ist.

In Fig. 2d sind zusätzlich Antriebselemente 301 und 302 zur Veränderung der die fahrdynamischen Eigenschaften ver­ ändernden Abstände zwischen den Profilelementen 13a' und 13b' wiedergegeben, wie es anhand von Fig. 2d weiter un­ ten beschrieben ist. Im übrigen weicht die Gestaltung der Elastomerelemente ab. Die in dieser Figur gezeigte Ausfüh­ rung ist spiegelsymmetrisch. Die Antriebselemente können als hydraulische oder magnetische Aktivatoren ausgestaltet sein, wie sie weiter unten näher dargestellt sind.

Die Kombination mit Mitteln zur Verstellung der Radaufhän­ gungen, speziell der dieser zugehörigen Feder- und Dämp­ fungselemente, ist insofern vorteilhaft, als sie eine ko­ ordinierte sequentielle Lagesteuerung der Rumpfsegmenten in der Vertikalen ermöglicht. Verstellbare Feder- und Dämpferelemente mit kurzen Ansprechzeiten für die Radauf­ hängung von Fahrzeugen sind aus der Kraftfahrzeugtechnik bekannt und können grundsätzlich auch für ein Schienenfahrzeug einge­ setzt werden.

In den Fig. 2e und 2f ist darge­ stellt, wie die in Fig. 2a dargestellte Ausführung eines Verbindungselements 13 mittels hohler Profilelemente 13b aktiv verformt werden kann. Während in Fig. 2e die ent­ spannte, gerade gerichtete Situation der Verbindungsele­ ments 13" wiedergegeben ist, wird in Fig. 2f durch Ein­ blasen von Druckluft in die Profilelemente 13b" eine Ex­ pansionskraft F₃ erzeugt, welche eine gesteuerte Krümmung des Fahrzeugs an dieser Stelle hervorruft. Durch entspre­ chende weitere Unterteilung der Luftkammern und kann durch Be- und Entlüften eine aktive Kontrolle des Fahrzeugs aus­ geübt werden, wie sie weiter unten näher beschrieben ist.

Fig. 3 zeigt ein Funktions-Blockschaltbild der wesentli­ chen Komponenten eines Fahrwegprofilerfassungs- und Fahr­ dynamiksteuersystems 100 für einen Gliederfahrzeug mit dem in Fig. 1 skizzierten grundsätzlichen Aufbau. Das Gesamt­ system 100 umfaßt eine Erfassungsbaugruppe 100 und eine Steuerbaugruppe 100B und ist so konzipiert, daß die Erfas­ sungsbaugruppe 100A nicht für den normalen Zugbetrieb, sondern nur für die (einmalige oder in größeren Abständen periodische) Aufnahme eines Fahrwegprofils benötigt wird und daher nur während Meßfahrten zur Aufnahme der geome­ trischen Daten bzw. in einem speziellen Meßfahrzeug in­ stalliert sein muß. Die Steuerbaugruppe 100B muß jedoch in jedem Fahrzeug bzw. Zug dauerhaft installiert sein.

Beiden Baugruppen gemeinsam ist eine Satellitenempfangsan­ tenne 101 mit nachgeschalteter Positionsbestimmungseinheit 102, wie sie von Satelliten-Navigationsystemen (GPS) be­ kannt sind, und eine Zeitbasiseinheit 103, die zur exakten Positionszuordnung des Fahrzeuges bzw. der Aufnehmer zur Erfassung des geometrischen Fahrwegprofils auf der Gesam­ terstreckung des Fahrweges (der Spur) dienen. Eine raster­ artige Grobzuordnung erfolgt hierbei unter Nutzung der Na­ vigationsbaugruppen 101, 102, während eine interpolierende Feinpositionsbestimmung und ggfs. Verifizierung der Navi­ gationsergebnisse aufgrund der Zeitsignale der Zeitbasi­ seinheit 103 vorgenommen wird.

Am Meßrad bzw. Meßradpaar M sind ein Quertaster 104a und ein Vertikaltaster 104b angeordnet, die mit den Eingängen einer Horizontalprofil-Berechungseinheit 105a bzw. einer Vertikalprofil-Berechnungseinheit 105b verbunden sind, die weiterhin mit dem Ausgang der Positionsbestimmungseinheit 102 verbunden sind und aufgrund der während einer Meßfahrt aufgenommenen Beschleunigungssignale die Horizontal- bzw. Vertikalkomponente des Fahrwegprofils errechnen. In einem den Berechnungseinheiten 105a, 105b nachgeschalteten Fahrwegsyntheserechner 106, der zudem Zeitsteuersignale von der Zeitbasiseinheit 103 erhält, wird hieraus eine aufgrund der Zeitsteuersignale verifizierte und in der Auflösung verbesserte dreidimensionale Darstellung des Fahrweges erzeugt. Diese wird über eine Speicher­ schreibsteuerung 107 in einem dem Fahrwegsyntheserechner 106 nachgeschalteten, als überschreibbarer oder austausch­ barer Festwertspeicher (z. B. als CD-ROM) ausgeführten Fahrwegspeicher 108 gespeichert.

Die im Fahrwegspeicher 108 gespeicherten dreidimensional erfaßten Fahrwegdaten bilden die Grundlage für die Steue­ rung der mechanischen Parameter und Geometrie der Wagen­ segment-Verbindungsabschnitte und der Achsen bzw. Radauf­ hängungen in der Steuerkomponente 100B. Diese umfaßt hier­ zu neben den schon erwähnten Funktionselementen eine Spei­ cherlesesteuerung 109, einen FIFO-Arbeitsspeicher 110 zur Zwischenspeicherung jeweils eines aktuellen, begrenzten Fahrwegsabschnittes und eine eingangsseitig mit dem Ar­ beitsspeicher 110 sowie mit der Positionsberechnungsstufe 102 und der Zeitbasiseinheit 103 verbundene Dynamikberech­ nungsstufe 111 mit einer nachgeschalteten Horizontal- Steuerstufe 112a und einer Vertikal-Steuerstufe 112b. Der Horizontal-Steuerstufe 112a ist ein Verrbindungsabschnitt- Kenndatenspeicher 113a zugeordnet, in dem die für die An­ steuerung der Wagensegment-Übergangs- bzw. Verbindungs­ abschnitte 13 relevanten Betriebsprogrammdaten etc. ge­ speichert sind. Analog ist der Vertikal-Steuerstufe 112b ein Radaufhängungs-Kenndatenspeicher 113b zugeordnet, in dem die für die Ansteuerung der Feder- und Dämpferelemente der Radaufhängungen 11 relevanten Programmdaten gespei­ chert sind. Ausgangsseitig sind die Horizontal-Steuerstufe 112a und die Vertikal-Steuerstufe 112b mit entsprechenden Stellgliedern 114a bzw. 114b (Fluidpumpen, Ventile etc.) eines den Verbindungsabschnitten 13 zugeordneten Pneuma­ tiksystems bzw. eines den Feder- und Dämpferelementen der Radsätze 11 zugeordneten Hydrauliksystems verbunden, über die - sukzessive für die in Zuglängsrichtung aufeinander­ folgenden Segmentverbindungen und Radsätze - die berechne­ te Verstellung entsprechend dem momentanen Fahrwegprofil vorgenommen wird.

In einer (nicht gezeigten) Abwandlung des oben skizzierten Systems kann auf die Baugruppen zur Positionsbestimmung zugunsten von Mitteln zur hochpräzisen Erfassung der Fahrtgeschwindigkeit verzichtet werden, und das Auslesen der Fahrwegdaten aus dem hierfür vorgesehenen Speicher (bzw. einem Pufferspeicher) kann in Abhängigkeit vom Ver­ hältnis der aktuellen momentanen Fahrtgeschwindigkeit zu der beim Einschreiben der Daten gegebenen momentanen Fahrtgeschwindigkeit erfolgen. Auch mit dieser Variante erfolgt die Bereitstellung der aktuell für die Steuerung der Fahrdynamik benötigten Daten grundsätzlich fahrzeugpo­ sitionsgerecht.

In Fig. 3a ist ein Blockschaltbild wiedergegeben, welches eine Ansteuereinheit 300 für die aktive Steuerung eines Segmentverbindungselements um die Hochachse zeigt. Hier­ durch lassen sich fahrdynamische Eigenschaften des Glie­ derfahrzeugs verändern. Es wird damit einerseits eine An­ passung an Bögen des Fahrwegs erreicht und andererseits einer möglichen Tendenz entgegengewirkt, Schwingungen auf­ zubauen, welche Stöße und Schleuderbewegungen sowie Nicken und Wanken hervorrufen könnten. Aus Gründen der Übersicht­ lichkeit befaßt sich die nachfolgende Darstellung ledig­ lich mit der Steuerung, welche eine Ausrichtung (Krümmung) des Gliederfahrzeugs um eine Vertikalachse betrifft. Die entsprechenden Überlegungen sind in gleicherweise für Krümmungen um die Horizontalachse anwendbar, wobei sich die Steuerung um beide Achsen durch zwei entsprechende Sy­ stem zu einem Konzept vereinigt, welches eine volle Kon­ trolle über die fahrdynamische Form und Ausrichtung des Gliederfahrzeugs entlang des Fahrwegs ermöglicht.

Im Bereich der Segmentverbindungselemente sind an einander gegenüberliegenden Fahrzeugseiten linear wirkende Antrieb­ selemente 301 und 302 jeweils an den zugeordneten festen Segmenten angelenkt. Diese Antriebselemente sind so ausge­ wählt, daß sie schnell in ihrer Reaktion sind und große Kräfte übertragen können. Bei der praktischen Ausführung ist hier ein hydraulisch oder elektromagnetisch wirkendes Element günstig. Da die zur Verfügung gestellte Antriebs­ kraft gewöhnlich nicht eine vollständige Kompensation der fahrdynamisch hervorgerufenen Veränderungen bewirken kann - hierzu wäre im Grenzfall eine unendlich große Kraft er­ forderlich - reagiert das System, (welches analog elek­ trisch betrachtet einen "endlichen" Ausgangswiderstand aufweist) in Wechselwirkung mit den fahrdynamisch auftre­ tenden Kräften des Gliederfahrzeugs im Sinne eines Regel­ systems mit Rückführung.

Die ursächlichen und trotz Krafteinwirkung verbleibenden Veränderungen in der relativen Position der Segmentverbin­ dungselemente werden von Sensorelementen 303 und 304 abge­ fragt, um anschließend weiterverarbeitet zu werden. Ziel des in Fig. 3a dargestellten Systems ist, fahrdynamische Veränderungen der Spaltbreite zwischen den Segmenten zu erfassen und dadurch zu kompensieren, daß diese geometri­ sche Änderung an Nachbarelemente weitergeben wird, was zu einer Rückstellung des ursprünglich in seiner Spaltbreite veränderten Elements führt, um so eine Vergleichmäßigung der geometrischen Form des Gliederfahrzeugs im Sinne der Vermeidung von abrupten Geometrieänderungen - wie relativ starken Abknickungen - zu erreichen. Statt dessen wird Harmonisierung der Gesamtform entsprechend dem Fahrbahn­ verlauf angestrebt. Auch plötzliche Tendenzen zur Formän­ derung werden unterdrückt. Auf diese Weise erhält das Sy­ stem eine stabile, d. h. "steife" möglichst gestreckte Form mit minimierter Krümmungsänderung, bei der eine Abweichung der Krümmung benachbarter Elemente von einer vorgegebenen, dem Fahrweg entsprechenden Soll-Linie möglichst weitgehend unterdrückt wird.

Bei der Ansteuerung der Antriebselemente handelt es sich um eine Differentialsteuerung, da die einander gegenüber­ liegenden Antriebselemente 301 und 302 nicht unabhängig voneinander sind. Eine Vergrößerung des Abstands der Segmenteinheiten auf der einen Seite geht einher mit einer Verkleinerung des Abstands auf der gegenüberliegenden Sei­ te, so daß sich eine Pendelbewegung um eine imaginäre Ach­ se ergibt, die in Fahrzeugmitte gelegen ist. In Falle der seitlich angebrachten Antriebselemente ist dies eine ver­ tikale Achse. Die Ansteuerung der Antriebselemente erfolgt also mit einer Differenzsteuerstufe 305 als Treiberstufe, welche mit Differentialausgängen versehen ist. Die Ein­ gangssignale werden auch addiert, wobei verschiedene Steu­ ersignale auf den Eingang der Differenzsteuerstufe wirken.

Um eine relativ steife Streckung der Gliederelemente zu bewirken und insoweit die Dynamik aufeinanderfolgender Gliederelemente zu "koppeln" werden die Ausgangssignale der Sensorelemente von benachbarten Segmentverbindungsele­ menten zwischen Rumpfsegmenten bzw. -segmenten über Bewer­ tungselemente 306a bis 306d verarbeitet und summierend ausgewertet. Dabei werden die Signale einander gegenüber­ liegender Sensorelemente 303, 304 mit umgekehrtem Vorzei­ chen bewertet. Außerdem erfolgt noch eine Umkehrung der Vorzeichen in Bezug auf benachbarte Elemente. Dies hat zur Folge, daß zwei aufeinanderfolgende Segmente die Tendenz erhalten, ihre Krümmung zu "harmonisieren". Unterschiedli­ che Krümmungen aufeinanderfolgender Elemente führen zu ei­ ner gleichmäßigen Krümmung, da eine starke "Verstellung" eines benachbarten Segmentverbindungselements dazu führt, daß sich das benachbarte Element ebenfalls verstellt und sich damit im Mittel eine vergleichmäßigte Bogenformung über alle Segmente ergibt. Entsprechendes ist der Fall, wenn aufeinanderfolgende Elemente gegensinnig eingestellt sind. Dies führt zu einer im wesentlichen geraden Ausrich­ tung beider Elemente und damit zu einer "Streckung" des Zugs. Erreicht wird dies damit, daß die Steuerleitungen als Ausgänge der Schaltung 312 jeweils den entsprechenden Steuerleitungen von (beim hier dargestellten Beispiel) zwei vorangehenden (-1, -2) und zwei folgenden Segmenten (+1, +2) zugeführt werden. Eingangssignale für die Diffe­ renzsteuerstufe werden ebenfalls von den beiden vorange­ henden (-1, -2) und den beiden folgenden (+1, +2) Segmenten bezogen. Die Signale vom vorigen Segment werden noch an das folgende weitergeleitet und umgekehrt.

Da auch - mit entsprechend unterschiedlicher Bewertung - die Positionen von weiteren "n" Gliedern übermittelt werden und in die aktuelle Positionierung eines Übergangsbereichs eingehen, ergibt sich trotz der Segmentierung eine "Aussteifung" des Gliederfahrzeugs über seine Länge, in der Weise, daß ein Bestreben besteht, eine möglichst große Streckung einzunehmen und insbesondere schlangenförmige Verformungen zu unterdrücken. Um tatsächlich an benachbar­ te Segmentverbindungselemente nur solche Signale weiterzu­ geben, welche aus fahrdynamischen Verformungen resultie­ ren, wird das Steuersignal des eigenen Antriebselements an dem Segmentverbindungselement, an dem sich der Sensor be­ findet, durch Subtraktion eliminiert. Hierzu dienen zwei Differenzverstärker 307 und 308, welche als Operationsver­ stärker ausgestaltet sind. Die Ausgangssignale der Diffe­ renzverstärker 307 und 308 werden einem weiteren Diffe­ renzverstärker 309 zugeführt, welcher ein Summensignal bildet, das ein Maß für die Verstellung der beiden an dem zugeordneten Übergangsbereich anschließenden Segmente um eine (hier vertikale) Achse bildet. Dieses Summensignal ist beispielsweise positiv für Rechtsverdrehung und nega­ tiv für Linksverdrehung und wird von in benachbarten Segment­ verbindungselementen vorhandenen entsprechenden Steuerbau­ gruppen im vorstehend beschriebenen Sinn ausgewertet.

Eine Differenzierstufe 310 und eine weitere Bewertungsstu­ fe 311 für das nicht differenzierte Signal vom Ausgang des Differenzverstärkers 309 ermöglichen eine Hervorhebung der dynamischen Anteile der von den Sensoren aufgenommenen Si­ gnale im Sinne eines D-Gliedes, so daß auch bereits sich erst aufbauende Verformungen tendenziell ausgewertet und innerhalb des Steuerkonzepts herangezogen werden können.

Mit den beschriebenen Maßnahmen wird das dargestellte Gliederfahrzeug auf gerader Strecke optimal und mit großer segmentübergreifender Steifigkeit gestreckt geführt. Bei zu befahrenden Gleisbögen müßte die entsprechende Krümmung des Gliederfahrzeugs jedoch noch ausschließlich von den Führungskräften des Gleiskanals aufgebracht werden. Um dies zu vermeiden, wird der Differenzsteuerstufe 305 zu­ sätzlich eine fahrwegabhängige Größe zugeführt, welche ein Maß für die aktuelle horizontale Krümmung des Gleiskanals bildet. Auch hierbei wird für eine Rechtskrümmung ein po­ sitives Signal angenommen und für eine Linkskrümmung ein negatives. Das fahrwegabhängige Signal wird von einem Signalaufnehmer (oder Speicher) 313 abgeleitet. Im Falle eines Signalaufnehmers ist dieser in der Zugspitze vorge­ sehen und gibt ein dem dort ermittelten aktuellen Schie­ nenverlauf entsprechendes Signal ab. Dieses Signal wird zu den einzelnen Steuereinheiten 300 der Segmentverbindungse­ lemente jeweils derart (geschwindigkeitsabhängig) verzö­ gert zugeführt, daß das Signal sozusagen "ortsfest" inner­ halb des Zugs an der Stelle der zugeordneten Krümmung ver­ bleibt, da die dargestellte "Fahrtrichtung" entgegenge­ setzt zur Verzögerungsrichtung gerichtet ist.

Die Verzögerungseinheiten 314 und 315, welche jeweils ei­ nem Segment zugeordnet und somit nur für zwei aufeinander­ folgende Segmente in der Zeichnung dargestellt sind, wer­ den der Fahrgeschwindigkeit des Zuges entsprechend ver­ stellt. Jeder einem Segmentverbindungselement zugeordneten Steuereinheit wird somit das dem Schienenverlauf entspre­ chende Signal genau dann zugeführt, wenn der entsprechende Übergangsbereich den Ort mit der Krümmung erreicht, die dem Signal entspricht.

Damit nimmt das Gliederfahrzeug ohne wesentliche Aufwen­ dung von Spurkräften insgesamt eine Form an, die derjeni­ gen des Gleiskanals auch über seine Länge genau angepaßt ist.

Des weiteren kann hierbei zusätzlich die Berücksichtigung von Krümmungen um eine horizontale Achse und die Neigung in Kurven zusätzlich ausgelöst werden, wenn entsprechende Steuer- und Rechenelemente vorgesehen sind.

Von großer Bedeutung ist aber insbesondere, daß das Glie­ derfahrzeug mit diesen Maßnahmen eine die einzelnen Ele­ mente übergreifende Steifigkeit erhält, welche seine fahr­ dynamischen Eigenschaften wesentlich verbessert. Damit er­ scheint für den Reisenden nicht mehr das einzelne Segment als Einheit, sondern das Gliederfahrzeug insgesamt bildet eine fahrdynamische Einheit, welche sich dem Fahrweg nach einer Art Servosteuerung und unter Ausgleich von Stößen oder ruckartigen Beschleunigungen selbsttätig aktiv an­ paßt.

Auf diese Weise kann das Fahrzeug z. B. in präziser Weise nicht nur auf Fahrbahnkurven, sondern auch auf erhebliche lokale Defekte des Fahrweges durch sequentielle Anhebung oder zumindest "Weich-Einstellung" der einzelnen Radsätze reagieren, wodurch der Defekt sozusagen übersprungen wird, erhebliche Komforteinbußen für die Fahrgäste vermieden werden und ggfs. sogar der Gefahr einer Entgleisung entge­ gengewirkt wird.

Ein mit dem Ausgang der Längsbeschleunigungs-Auswertungs­ stufe 203b verbundener mehrstufiger Schwellwertdiskrimina­ tor 211 ist mit einem zusätzlichen Steuereingang der Hori­ zontalsteuerstufe verbunden und führt dieser bei Über­ schreitung vorgegebener (intern gespeicherter) Schwellwer­ te für die Beschleunigung bzw. Verzögerung in Fahrtrich­ tung eines von mehreren Notsteuersignalen zu. Hierdurch wird bei einer Notbremsung bzw. einem Frontal- oder Heck­ aufprall beschleunigungsabhängig eine von mehreren pro­ grammierten Verstellkennlinie für die Segmentverbindungen realisiert, mit der die Notbrems- bzw Crashdynamik des Schienenfahrzeugs im Sinne der obigen Erläuterungen opti­ miert wird.

In den Fig. 4a und b 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. 4a) wie auch bei einer Ausstattung für die zweite Klasse (Fig. 4b) ge­ gegenüber herkömmlichen Vollbahn-Fahrzeugen der Normalspur ein erheblicher Raumgewinn erzielt wird. Die Breite b des dargestellten Fahrzeugssegments 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 Fahrgäste 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. 4b zeigt eine 2. Klasse Ausführung in der Darstel­ lung entsprechend Fig. 4a. Die Bestuhlung 403/404 ent­ spricht einer 2-3-Aufteilung, wie sie auch in Flugzeugka­ binen Verwendung 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 Schlafabteile vorsehen.

Bemerkenswert ist insbesondere noch, daß das dargestellte Fahrzeug bis in den Radbereich hinein - die Räder seitlich mindestens teilweise überdeckend - aerodynamisch verklei­ det sein kann, da eine Auslenkung der Räder nicht vorgese­ hen ist. Gegebenenfalls kann eine Verkleidung sogar auch den gesamten Bodenbereich mit Ausnahme der Raddurchlässe einschließen.

Claims (15)

1. Gliederfahrzeug (3, 3') zum Betrieb auf einem unterhalb des Gliederfahre­ zeuges verlaufenden Eisenbahngleis (1), mit einem Rumpf umfassend eine Mehrzahl gelenkig miteinander verbundener, starrer Rumpfsegment (5 bis 9), die sich jeweils mit mindestens einem Radpaar (11) auf dem Gleis (1) abstützen, und an den Enden der Rumpfsegmente vorgesehenen Verbin­ dungselementen (13, 13"), welche die Kontur der Rumpfsegmente (5 bis 9) zwischen diesen fortsetzen und einen Distanzausgleich beim Befahren von Gleisbögen bewirken, dadurch gekennzeichnet, daß über den Querschnitt der Hohlprofilkontur der Rumpfsegmente (5 bis 9) verteilte, aktive Elemente aufweisende Verbindungselemente (13, 13") zwischen den Rumpfsegmen­ ten vorgesehen sind, wobei die querschnittsgleichen Verbindungselemente (13, 13") mit steuerbarem Längs- und Querelastizitätsprofil und/oder steu­ erbarer Geometrie miteinander verbunden sind, daß die Ausrichtung des Radpaars (11) zusammen mit dem zugeordneten Rumpfsegment (5 bis 9) erfolgt und daß ein Fahrdynamiksteuersystem (100) zur Erzeugung von Steuersi­ gnalen zur Veränderung des Längs- und Querelastizitätsprofils und/oder der steuerbaren Geometrie der Verbindungselemente (13, 13") und wahlweise auch der Elastizitäts- und Dämpfungsprofile der Verbindungen zwischen den Rumpfsegmenten (5 bis 9) und den zugehörigen Radpaaren (11) aufgrund von in einem Fahrwegspeicher (108) gespeicherten oder von extern über­ mittelten Daten zum Quer- und Vertikalverlauf der Spur (1) vorgesehen ist.

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

3. Gliederfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lauf­ richtung oder Ausrichtung des Radpaares (11) in Bezug auf die Gleisrich­ tung durch mindestens ein entsprechendes Steuerelement einstellbar ist.

4. Gliederfahrzeug nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrichtung des Radpaares (11) oder von mindestens Teilen des Glieder­ fahrzeugs entsprechend dem von einer Sensorvorrichtung ermittelten oder in einem Speicher (108) festgehaltenen und von dort abgefragten oder von extern übermittelten Verlauf der Gleisrichtung erfolgt.

5. Gliederfahrzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine gesteuerte Be- oder Entlastung einzelner Räder oder Radpaare (11).

6. Gliederfahrzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mindestens ein Sensor (303, 304) zur Erzeugung eines der relativen Position benachbarter Rumpfsegmente (7, 9) zueinander entspre­ chenden ersten Meßsignals vorgesehen ist und daß das Meßsignal auch an die Steuermittel (300) der aktiven Verbindungselemente (13b") mehrerer weiterer Rumpfsegmente (7, 9) übertragen wird.

7. Gliederfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die angetriebene Bewegung der aktiven Verbindungselemente (13b") einer jeweiligen Segmentverbindung (13") das Einstellen der dort aneinander­ grenzenden Rumpfsegmente (5 bis 9) in diejenige relative Position zuein­ ander gehemmt wird, die das erste Meßsignal der in Fahrtrichtung des Gliederfahrzeugs vorangehenden Segmentverbindung (13") anzeigt.

8. Gliederfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Antriebsbewegung der aktiven Verbindungselemente (13b") einer Segment­ verbindung (13") jeweils eine relative Position entsprechend einem Mittel­ wert der an mehreren in Fahrtrichtung vorangehenden Segmentverbindun­ gen (13") erzeugten ersten Meßsignale eingestellt wird.

9. Gliederfahrzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die aktiven Verbindungselemente (13, 13b") der jeweiligen Segmentverbindung (13") an gegenüberliegenden Querseiten der Rumpf­ segmente (5 bis 9) oder an den Ober- oder Unterseiten der Rumpfsegmente (5 bis 9) zu einer Bewegung in entgegengesetze Richtungen angetrieben werden.

10. Gliederfahrzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Führung im Gleis (1) die Radpaare (11), insbesondere als einzeln geführte Räder ausgebildet, mit den Rumpfsegmenten (5 bis 9) steu­ erbar elastisch und gedämpft verbunden sind.

11. Gliederfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuer­ system (100B) im Speicher (108) festgehaltene Fahrwegdaten einer frühe­ ren Fahrt zur Erzeugung der Signale nutzt.

12. Gliederfahrzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen ersten (113a) und einen zweiten (113b) Kenndatenspeicher für Betriebsprogrammdaten zur Steuerung der Verbindungselemente (13, 13") oder der Radpaare (11).

13. Gliederfahrzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rumpfsegmente (5 bis 9) eine starre Baulänge haben, bei der bei einem Gleisbogenradius bis herab zu 150 m ein seitlicher Über­ stand im Bereich der Stirnseiten und im mittleren Bereich der Rumpfsegmen­ te (5 bis 9) resultiert, der beiderseits des Gleises jeweils annähernd konstant ist.

14. Gliederfahrzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die starren Rumpfsegmente (5 bis 9) eine Länge von weniger als 20 m, insbesondere von zwischen 3 und 8 m haben.

15. Gliederfahrzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mindestens ein Teil der Rumpfsegmente (5 bis 9) genau ein Radpaar (11) hat, das in Längsrichtung des Gleises mittig unterhalb des jeweiligen Rumpfsegmentes (5 bis 9) angeordnet ist.