-
Die
Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des ersten
Anspruchs.
-
Es
ist bei Schienenfahrzeugen, insbesondere bei Niederflur-Straßenbahnen,
ganz allgemein bekannt, unter dem Chassis eines Wagenkastens ein Drehgestell
anzuordnen, das zumindest um eine Hochachse schwenkbar am Wagenkasten
angelenkt ist. Das Chassis weist dabei im Boden- und Seitenwandbereich
Aussparungen auf, welchen formsteife und tragende Abdeckungen zugeordnet
sind. Die Abdeckungen übergreifen
dabei Bauteile des Drehgestells, insbesondere der Räder nach
Art von Radkästen
oder den Aufnahmeraum für
Antriebsmotoren. Die Abdeckungen können zudem aus Gründen der Gewichtsersparnis
auch sonstige Boden- und/oder Seitenwandbereiche verschließen. Die
Abdeckungen sind dabei einerseits unmittelbar der Innenatmosphäre im Wagenkasten
und andererseits außenseitig
der freien Atmosphäre
ausgesetzt. Als Radschutzkasten ausgebildete Abdeckungen tragen
dabei Sitze für Passagiere
oder Gepäckablagen.
Die Wandstärke der
Abdeckungen, die aus harzgetränkten
Faserverbundplatten aufgebaut sind und gegebenenfalls schaumartige
Einlageschichten zur erhöhten
Wärmedämmung aufweisen,
ist über
die Flächenerstreckung
unterschiedlich. Dabei ist die Schichtdicke in Bereichen besonders
enger Annäherung
an abzudeckende Bauteile auf ein Mindestmaß reduziert. In diesen Bereichen
weisen die Außenflächen der
Abdeckungen entsprechend außenseitig
tief ausgebildete Einformungen auf.
-
Aus
der
US 1,740,995 ist
ein gattungsgemäßes Schienenfahrzeug
bekannt, bei dem die Abdeckungen im Wesentlichen über ihre
gesamte Fläche mit
einer zusätzlichen
Geräuschdämmschicht
konstanter Dicke versehen sind. Zwar wird hierdurch eine verbesserte
Schalldämmung
erreicht, die zusätzliche
Schalldämmschicht
nimmt aber vergleichsweise viel Bauraum in Anspruch. Weiterhin sind
aus der
DE 18 69 867
U , der
DE
24 36 219 A1 und der
DE 80 31 870 U1 jeweils Varianten für mehrlagige
Geräuschdämmschichten
bekannt.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei möglichst guter Raumausnutzung
im Fahrzeuginnenraum auf einfache, kostengünstige Weise eine möglichst
hohe Schalldämmung
des Fahrzeuginnenraums zu erzielen.
-
Diese
Aufgabe wird durch ein Schienenfahrzeug mit den Mierkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
-
Bei
einem Aufbau eines Schienenfahrzeugs gemäß der Erfindung sind die unmittelbar
mit der Außenatmosphäre und mit
der Innenatmosphäre
im Wagenkasten kommunizierenden Flächenabschnitte zusätzlich geräuschgedämpft, so
daß insbesondere Betriebsgeräusche aus
dem Bereich des Drehgestells und insbesondere der Schienenräder sowie aus
dem einen Antriebsmotor aufnehmenden Raum nur mehr gedämpft in
das Wageninnere gelangen können.
Unter Berücksichtigung
der Platzverhältnisse
ist es dabei zweckmäßig, den
Flächenabschnitten der
Abdeckungen, die eine unterschiedliche Schichtstärke aufweisen, Schichten aus
unterschiedlichen schalldämpfenden
Materialien zuzuordnen, deren Stärke
dem tatsächlich
gegebenen, zur Verfügung stehenden
freien Raum entsprechend angepaßt
ist. Die Abdeckungen weisen dabei auf der dem Innenraum des Wagenkastens
zugewandten Seite plane Flächen
auf bzw. sind die aneinander angrenzenden Flächenteile in sich plan ausgebildet.
Die Unterschiede in der Schichtdicke treten daher an den mit der Außenatmosphäre kommunizierenden,
den abzudeckenden Bauteilen zugewandten Flächenabschnitten in Erscheinung.
Um dabei die Wandstärke
in den Bereichen gering zu halten, in welchen abzudeckende Bauteile
betriebsbedingt aufgrund beengter räumlicher Verhältnisse
sehr nahe an die Abdeckungen heranreichen oder sich im Betrieb nähern, ist
den betreffenden Flächenabschnitten
jeweils eine dünne Geräuschdämmschicht
zugeordnet, die zumindest einen Anteil aus Blei enthält und dadurch
sehr hohe geräuschdämpfende
Eigenschaften aufweist. Vorzugsweise besteht diese Schicht aus Blei,
insbesondere aus Walzblei, das bei einer Materialstärke von ca.
1 bis 2 mm eine ausreichende schalldämmende Wirkung aufweist. Die
zumindest Blei enthaltende Geräuschdämmschicht
wird vorzugsweise auf die von der Außenatmosphäre beaufschlagte Außenfläche der
vorgefertigten Abdeckung aufgebracht. Dies kann durch Aufkleben
und/oder durch Nieten erfolgen. Im Bereich eines derart geräuschgedämpften Flächenabschnitts
verminderter Schichtstärke
besteht die betreffende Abdeckung in diesem Bereich lediglich aus
harzgebundenen Faserschichten, welche die erforderliche mechanische
Festigkeit aufweisen und für
Nietvorgänge
geeignet sind.
-
An
Flächenabschnitten
der Abdeckungen, die mit größerer Wanddicke
ausgestattet sein können,
wird als zusätzlich
geräuschdämmende Schicht vorzugsweise
eine Schwerschicht vorgesehen, die Bitumen oder dergleichen Schwerstoffe
enthält.
Eine derartige Schicht von z. B. 10 bis 15 mm kann zwischen die
harzgebundenen Faserschichten einlaminiert werden, welche den äußeren Abschluß der jeweiligen
Abdeckung gegenüber
der Innen- bzw.
der Außenatmosphäre bilden.
Dabei ist es auch möglich, zusätzlich zur
geräuschdämmenden
Schicht auch eine wärmeisolierende
Schicht zwischen die harzgebundenen Faserschichten einzulaminieren.
Vorzugsweise ist die Anordnung so getroffen, daß dem gesamten Flächenbereich
der jeweiligen Abdeckung, die sowohl mit der Außen- als auch mit der Innenatmosphäre kommuniziert,
zumindest eine bleiaufweisende oder eine Schwerschicht als Geräuschdämmschicht
zugeordnet ist.
-
Die
Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
-
Es
zeigen:
-
1 eine
schematische Draufsicht auf eine Abdeckung einer Öffnung im
Boden eines Wagenkastens mit einem darin angeordneten, in unterschiedlichen
Betriebsstellungen dargestellten Schienenrad,
-
2 eine
Frontansicht der Abdeckung im Schnitt mit einem Bereich verminderter
Schichtdicke an einer nach oben weisenden Seitenwand der Abdeckung,
-
3 eine
weitere Frontansicht der Abdeckung im Schnitt in einem Bereich mit
verminderter Schichtdicke an der oberen Abschlußwand der Abdeckung und
-
4 eine
schematische Darstellung des Schichtenaufbaus einer Abdeckung in
Bereichen, die auf einer Seite der Innenatmosphäre im Wagenkasten und auf der
anderen Seite entweder unmittelbar der Außenatmosphäre ausgesetzt sind oder gegenüber der
Außenatmosphäre durch
Wagenkastenwandungen abgeschlossen sind.
-
Bei
einem nur im Bereich einer haubenförmigen Abdeckung 1 angedeuteten
Wagenkasten 2 eines Schienenfahrzeugs, insbesondere einer
Niederflur-Straßenbahn,
bildet die Abdeckung 1 vorliegend einen Radschutzkasten.
Der Radschutzkasten besitzt im wesentlichen eine nach unten offene
Quarderform mit bedarfsweise abgeschrägten oberen Eckbereichen 3 und
gegebenenfalls integrierten Luftkanalabschnitten 4, die
in ein Luftkanalsystem des Wagenkastens 2 einbezogen werden.
Der haubenförmige
Radschutzkasten 1 übergreift
nach oben weisende Umfangsabschnitte eines Schienenrades 5 und
gegebenenfalls auch andere Teile eines zugehörigen Drehgestells wie Teile
von dessen Rahmen oder darauf abgestützte Sekundärfedern, welche den Wagenkasten 2 tragen.
Eine andere haubenförmige Abdeckung
kann einen Antriebsmotors gegenüber dem
Innenraum des Wagenkastens 2 überdecken, wobei der Antriebsmotor
wie die jeweiligen Schienenräder 5 eines
Drehgestells der Außenatmosphäre ausgesetzt
sind. Abdeckungen 1 können
jedoch auch plan oder winkelförmig
ausgebildet sein und Öffnungen
im übrigen
Boden- oder Seitenwandbereich des Wagenkastens 2 gegenüber der
Außenatmosphäre verschließen. Die
Abdeckungen 1 sind formsteif ausgebildet in der Weise,
daß sie
in haubenförmiger
Gestaltung für
die Befestigung von Sitzen und/oder Gepäckablagen dienen können und insbesondere
im Bodenbereich Abschnitte des Fußbodens bilden. Sie sind damit
derart formsteif ausgebildet, daß sie Lasten tragen können. Sie
bestehen aus zumindest zwei Schichten 6, 7 von
vorzugsweise faserverstärkten
Kunststoffmaterialien, wobei zwischen die Schichten wärme-isolierendes
Material 8, insbesondere Hartschaum, einlaminiert ist,
soweit es die Platzverhältnisse
in Bezug auf benachbarte Bauteile zulassen.
-
Die
engen baulichen Gegebenheiten, wie sie insbesondere bei Niederflur-Straßenbahnen
vorherrschen, lassen es in der Praxis nicht zu, die Wandstärke der
Abdeckungen beliebig groß zu
gestalten, weil benachbarte Bauteile sehr nahe an die Abdeckungen heranreichen
oder sich im Betrieb nähern.
-
Das
ist insbesondere der Fall, wenn die Schienenräder 5 auf einer in
der Betriebslage waagerechten Achse 9 drehbar sind, wobei
die Achse 9 einem an der Unterseite des Wagenkastens 2 befindlichen
Drehgestelle zugeordnet sind und dieses Drehgestell um eine reelle
oder virtuelle Hochachse gegenüber
dem Wagenkasten schwenkbar ist. Bei Geradeausfahrt des Schienenfahrzeugs
steht die Achse 9 zumindest weitgehend senkrecht zur Längsmitte des
Wagenkastens 2 und damit senkrecht zur Längsmitte
der als Radschutzkasten ausgebildeten zugehörigen Abdeckung 1.
Bei Kurvenfahrt ändert
sich nicht nur die Winkelstellung der Achse 9 gegenüber der
Mittelstellung bei Geradeausfahrt, vielmehr nähert sich das jeweilige Schienenrad 5 bzw.
dessen Radkranz den von unten nach oben gerichteten Seitenwänden 10 des
betreffenden Radschutzkastens in vorgegebenen Flächenabschnitten 11 so
eng an, daß die
Materialstärke
gegenüber
benachbarten Flächenabschnitten
vermindert werden muß.
Die Flächenabschnitte 11 sind
somit gegenüber
benachbarten Flächenabschnitten
zum Innenraum des Wagenkastens hin vertieft.
-
Bei
zweiachsigen Drehgestellen kommt dabei, wie im Ausführungsbeispiel
dargestellt, noch eine Verstellbewegung quer zur Wagenkastenlängsmitte
bzw. zur Längsrichtung
des Radschutzkastens hinzu, weil die Hochachse des Fahrgestells
in Fahrtrichtung versetzt zur Radachse liegt. Bei einer in 1 durch
einen Pfeil 12 angedeuteten Fahrtrichtung nach rechts wandert
demnach das Schienenrad 5 aus seiner mittleren Position
sowohl nach außen
in Richtung auf die zugehörige
senkrechte Seitenwand 13 des Wagenkastens 2 als
auch zur in Fahrtrichtung vorne liegenden vorderen Seitenwand 10 des
Radschutzkastens hin. Beim Durchfahren einer Linkskurve wandert
dem gegenüber
das Schienenrad 5 von der Seitenfrontwand 13 weg
zur Wagenkastenmitte und zur hinteren aufrechten Seitenwand 10 des
Radschutzkastens hin. Dementsprechend sind die Flächenabschnitte 11 der
jeweils engsten Annäherung wie
oben beschrieben vertieft ausgebildet, die Wandstärke des
Radschutzkastens also dementsprechend vermindert. Die Abmessungen
des Radschutzkastens in Fahrzeuglängsrichtung werden dadurch
auf ein Minimum reduziert.
-
In
Höhenrichtung
können
sich die Flächenabschnitte 11 mit
verminderter Wandstärke
an den Seitenwänden 10 auf
eine Fläche
beschränken,
die durch den Federweg und den Schwenkbereich zwischen dem Drehgestell
und dem Wagenkasten 2 vorgegeben ist. Um dabei den Radschutzkasten
auch in Höhenrichtung
so niedrig wie möglich
halten zu können,
weist auch die obere Abschlußwand 14 des
Radschutzkastens einen Flächenabschnitt 11 verminderter
Wandstärke
auf, dessen Erstreckung in Fahrtrichtung wie quer dazu wiederum
zumindest dem Schwenkweg des Schienenrades 5 bei dessen
Lenkbewegung und der tiefsten Einfederung angepaßt sein muß.
-
Die
Abdeckungen 1 sollen einen hohen Schalldurchgangs-Widerstand
aufweisen. Um dies zu erreichen, sind sie in den Bereichen, in welchen sie
eine unmittelbare Trennung zwischen der Innenatmosphäre im Wagenkastens
und der freien Außenatmosphäre bilden,
zusätzlich
mit wenigstens einer geräuschdämmenden
Schicht versehen, welche hohe geräuschdämmende Eigenschaften aufweist. Hierzu
ist zwischen die Deckschichten 6, 7 außer in den
Flächenabschnitten 11 eine
Schwerschicht 15 einlaminiert, die zumindest Bitumen enthält und bei einer
maximal notwendigen Wandstärke
von beispielsweise 3 bis 8 mm eine hohe ausreichende schalldämmende Wirkung
aufweist. Dagegen ist in den Flächenabschnitten 11 mit
verminderter Wandstärke
das Einfügen
einer derart dicken schalldämmenden
Schicht aus den gegebenen baulichen Voraussetzungen heraus nicht
gegeben. Um dennoch in diesen Flächenabschnitten 11 mit
verminderter Schichtdicke eine hohe Schalldämmung zu erzielen, wird dort
eine Schalldämmschicht 16 aus
einem Material mit sehr hoher spezifischer Dichte und sehr hoher
geräuschdämmender
Wirkung angewandt. Die Beschränkung
der Anwendung derartiger Materialien auf die bestimmten Flächenabschnitte 11 erfolgt
dabei deshalb, weil solche Materialien teuer sind und sich gegebenenfalls
nicht zwischen die Deckschichten 6, 7 einlaminieren
lassen. Ein solches Material mit sehr hoher spezifischer Dichte
kann zumindest einen Anteil Blei aufweisen, das beispielsweise in
ein Gewebe in Fadenform eingewebt ist. Vorzugsweise wird jedoch
Walzblei 16 verwendet, das nach Art eines Bleches für die Flächenabschnitte 11 ausgeschnitten
und an den betreffenden Stellen in die Abdeckung, vorliegend in
den Radschutzkasten, eingeklebt und/oder eingenietet wird. Diese
Schalldämmschicht
ist somit unmittelbar in den mit der Außenatmosphäre kommunizierenden Außenraum
des Radschutzkastens bzw. einer anderen Abdeckung 1 gewandt
und bildet die äußerste Schicht.
Da Blei eine geringe Abriebfestigkeit aufweist, kann jedoch darauf noch
eine abriebreduzierende Schicht, beispielsweise ein Lack aufgetragen
werden.
-
Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel
bestehen die Abdeckungen 1 und insbesondere auch der Radschutzkasten
aus Schichten 6, 7, die zumindest teilweise aus
glasfaserverstärktem
Kunststoff bestehen. Der überwiegende
Teil des dargestellten Radschutzkastens weist dabei von außen nach
innen, also von der Außenatmosphäre zur Innenatmosphäre im Wagenkasten
hin folgende Schichtstruktur auf, wie sie bei a in den 2 und 3 dargestellt
ist:
Gemäß Bauweise
a wird auf eine dünne
Schicht von 0,3 mm eines Gelcoats eine Lage einer emulsionsgebundenen,
vorlaminierten 300g-Glasfasermatte aufgebracht, der eine Lage mit
einer Glasfasermatte mit einem Gewicht von 400 g folgt. Es schließt sich
daran eine z.B. 12 mm Hartschaumschicht 8 an, die ihrerseits
mit einer z.B. 8 mm starken Schwerschicht belegt ist, welche vorzugsweise
Bitumen enthält,
darauf folgt wieder eine 450 g – Glasfasermatte,
auf welche eine weitere 300 g – Matte
emulsionsgebunden und vorlaminiert folgt. Den inneren Abschluß bildet
wieder eine Schicht aus 0,3 mm Gelcoat.
-
Demgegenüber sind
bei b die Flächenabschnitte 11 verminderter
Wandstärke
in der Weise aufgebaut, daß auf
eine 0,3 mm starke Gelschicht eine emulsionsgebundene, vorlamninierte
300 g – Glasfasermatte
und auf diese zwei Lagen einer 450 g – Glasfasermatte und erneut
eine 300 g-Glasfasermatte sowie abschließend eine weitere Schicht von 0,3
mm Gelcoat folgt.
-
Der
Grundaufbau bis dahin wird zusammen mit dem Schichtaufbau der übrigen Wandungen
des Radschutzkastens oder anderer Abdeckungen 1 in einem
Zuge hergestellt. Nach der Fertigstellung der so aufgebauten Abdeckung 1 wird
dann jedoch in den Flächenabschnitten 11 mit
verminderter Wandstärke
eine Klebeschicht mit maximal 0,5 mm aufgetragen und darauf die
Blei- oder bleihaltige Schicht aufgeklebt und/oder gegebenenfalls
zusätzlich
aufgenietet.
-
In
Bereichen, die eine erhöhte
Durchbiegesteifigkeit aufweisen, wie es an der oberen Abschlußwand 14 des
Radschutzkastens oder einer entsprechenden Abdeckung 1 oberhalb
des Antriebsmotors erforderlich ist, ist in Analogie zum Schichtenaufbau a
ein Schichtenaufbau c vorgesehen, der wiederum eine Gelschicht,
zwei Lagen einer 300 g – Glasfasermatte,
eine Lage einer 450 g-Glasfasermatte, eine Hartschaumschicht mit
z.B. 14 mm Stärke,
eine Lage der 450 g – Glasfasermatte,
eine Lage der 300 g – Glasfasermatte
und wiederum als Abschluß eine Gelschicht
von z.B. 0,3 mm aufweist. Hierauf wird wiederum nach der Aushärtung der
entsprechenden Abdeckung 1 im Zuge des Schichtaufbaus gemäß b mittels
einer Klebeschicht die Bleischicht oder die bleihaltige Schicht 16 festgesetzt.
-
In 4 ist
zur Verdeutlichung der erfindungsgemäßen Ausführung in vergrößerter Darstellung
die Zuordnung von schallgedämmten
Teilen der Abdeckungen 1 gegenüber der Außenatmosphäre und der dort angeordneten
Bauteile in schematischer Weise gezeigt. Soweit demnach Abschnitte
der Abdeckungen 1 nicht durch außen liegende Teile des Wagenkastens 2 gegenüber der
Außenatmosphäre abgeschirmt
sind, weisen die übrigen
Abschnitte der Abdeckungen 1 zusätzlich zum formsteifen, tragenden
und gegebenenfalls wärme-gedämmten Schichtaufbaus
zusätzlich
eine schalldämmende Schicht 15 bzw. 16 auf.
Während
die als Schwerschicht ausgebildete Schalldämmschicht 15 in den übrigen Schichtaufbau 6, 7, 8 einlaminiert
ist, ist die zumindest Blei enthaltende schalldämmende Schicht 15 in
einem gesonderten Arbeitsgang auf die Flächenabschnitte 11 mit
verminderter Wandstärke
der Abdeckungen aufgeklebt und/oder aufgenietet. Derartige vertiefte
Flächenabschnitte
weisen zur Außenatmosphäre hin und
stehen außen
angeordneten Bauteilen, wie beispielsweise einem Schienenrad 5 zumindest
in bestimmten Betriebsstellungen sehr eng in einem Mindestabstand
gegenüber.
-
Durch
den erfindungsgemäßen Aufbau
wird bei sehr flexibler und optisch ansprechender Gestaltungsmöglichkeit
der Geometrie, insbesondere des Radschutzkastens nun auf der Seite
des Schienenrades 5 ein langlebiger und schmutzunempfindlicher Aufbau
der Oberflächen
mit optimierten schalltechnischen Eigenschaften bereitgestellt.
Dabei wird eine Optimierung der Schalldämmung und der Körperschalldämpfung infolge
der Sandwich-Konstruktion erreicht, in die getränkte Glasfasermatten aus Lagen mit
hoher spezifischer Dichte einlaminiert sind und der Gesamt-Schichtaufbau
ausgehärtet
ist. Insbesondere wird aber in den Schichtaufbau an Stellen mit
geringer zulässiger
Wandstärke
ein schalldämmendes
Material besonders hoher spezifischer Dichte und optimaler Schalldämmwirkung
eingefügt,
wobei dieses Material insbesondere Blei enthält oder vollkommen aus Blei
oder einer Bleilegierung in Blechform besteht.
-
Die
vorstehenden Eigenschaften und konstruktiven Maßnahmen sind in analoger Weise
auch auf andere Abdeckungen 1 zu übertragen, welche z.B. Antriebsmotore, Schienenbremsen
oder einfache Aussparungen im Boden oder an Seitenwandbereichen
des Wagenkastens bzw. dessen Chassis verschließen und dabei unmittelbar sowohl
mit der Innenatmosphäre
im Wagenkasten als auch mit der freien Außenatmosphäre in direktem Kontakt stehen. In
diesen Bereichen wirken Betriebsgeräusche der Schienenräder 5,
von Antriebsmotoren, zugehörigen Getrieben
unmittelbar auf die Außenseiten
der Abdeckungen ein und werden durch die hinzugefügten Schalldämmschichten 15, 16 wirkungsvoll
gedämpft. Der
Innenraum des Wagenkastens wird so nur noch mit wesentlich verminderten
Geräuschpegeln
beaufschlagt, die von den Betriebseinrichtungen des Schienenfahrzeuges
erzeugt werden.