DE202016006575U1

DE202016006575U1 - Open capsule as protection against injury and survival for locomotive drivers in rail-bound traction vehicles in a collision with foreign obstacles at high and very high speeds

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Publication number: DE202016006575U1
Application number: DE202016006575.1U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-10-19
Filing date: 2016-10-19
Publication date: 2016-12-05
Anticipated expiration: 2026-10-20

Abstract

Es wird ein Aufprallschutz für schienengebundene Triebfahrzeuge angemeldet, dadurch gekennzeichnet, dass ein U-Boot-Stahl einen halboffenen ovalen Körper (1) darstellt.An impact protection for rail-bound traction vehicles is registered, characterized in that a submarine steel represents a half-open oval body (1).

Description

Welches Problem soll gelöst werdenWhich problem should be solved?

In Deutschland gibt es ca. 18.000 ebenengleiche Bahnübergänge, davon sind ca. 11.000 Übergänge beschrankt. Es passiert mehrmals pro Jahr, dass ein bahnfremdes Fahrzeug – z. B. Tieflader, Militär-Lkw, Autotransporter, Reisebus, Pkw, Erntefahrzeug, Traktor – auf dem Übergang stehen bleibt. Häufig liegt es am höher gelegenen Scheitelpunkt als Ursache. Diese Pannen geschehen unabhängig davon, ob der Übergang beschrankt ist oder nicht. Manchmal ist die Vorwarnzeit für den heranfahrenden Zug zu kurz – es kommt zu einem Aufprall. Trotz der eingebauten Energieverzehrelemente kommt es auch zu Verletzungen bis hin zu tödlichen Verletzungen des Fahrzeugführers.In Germany there are about 18,000 level crossings, of which about 11,000 crossings are limited. It happens several times a year that a non-railway vehicle - z. As low loader, military truck, car transporter, coach, car, harvester, tractor - stops on the transition. It is often the higher-lying vertex as a cause. These glitches happen regardless of whether the transition is limited or not. Sometimes the early warning time for the approaching train is too short - it comes to an impact. Despite the built-in energy-absorbing elements, it also leads to injuries to fatal injuries to the driver.

Stand der TechnikState of the art

Der Stand der Technik ist einerseits in der Norm EN 15227 zusammengefasst und wird bei Neufahrzeugen entsprechend umgesetzt und weiterentwickelt / DE 10 2009 014 656 A1 , CN 105730509 A , WO 2015039670 A1 , WO 2009040309 A1 , EP 0 952 063 B1 /, andererseits gibt es verschiedene Patentanmeldungen, die nicht umgesetzt wurden. Neue Triebfahrzeuge haben der Norm entsprechend verschiedene Energieverzehrelemente, so dass

• ein Zusammenstoß von einem Zug mit einem anderen Zug bei einer Geschwindigkeit bis 36 km/h zum Schutz des Lokomotivführers aufgefangen werden kann,
• ein Aufprall auf ein schweres stehendes Hindernis (Lokomotive oder schwerer Lkw oder Kran oder Militärlaster oder Autotransporter) bei einer Geschwindigkeit bis 36 km/h zum Schutz des Lokomotivführers aufgefangen werden kann,
• ein Aufprall auf ein „mittelschweres” Hindernis wie etwa ein Lkw bis 5 t sogar bis zu einer Geschwindigkeit bis zu 110 km/h bewältigt werden kann, wenn das Hindernis im Winkel von 45° zur Aufprallrichtung steht.

The state of the art is on the one hand in the Standard EN 15227 summarized and will be implemented and developed accordingly for new vehicles / DE 10 2009 014 656 A1 . CN 105730509 A . WO 2015039670 A1 . WO 2009040309 A1 . EP 0 952 063 B1 /, on the other hand, there are various patent applications that have not been implemented. New traction units have the standard according to different energy consumption elements, so that

• a collision can be intercepted by a train with another train at a speed of up to 36 km / h to protect the locomotive driver,
• an impact on a heavy stationary obstacle (locomotive or heavy truck or crane or military truck or car carrier) at a speed of up to 36 km / h can be absorbed to protect the locomotive driver,
• an impact on a "medium" obstacle such as a truck up to 5 t, even up to a speed of 110 km / h, can be managed if the obstacle is at an angle of 45 ° to the impact direction.

Ein wesentlicher Teil des Schutzkonzeptes ist eine Verzögerungsstrecke von 2 m als „Knautschzone” – erreicht durch Energieverzehrelemente.An essential part of the protection concept is a deceleration distance of 2 m as a "crumple zone" - achieved through energy absorption elements.

Für den Zusammenstoß von Lokomotiven bzw. Triebwagen und Zügen untereinander gibt es weitere verschiedene Schutzkonzepte – z. B. den Aufbäum- oder Aufkletterschutz. Diese sind aber für den Aufprall auf Zug-fremde schwere Hindernisse nur bedingt geeignet.For the collision of locomotives or railcars and trains with each other there are more different protection concepts -. B. the Aufbäum- or Aufkletterschutz. However, these are only partially suitable for the impact on train-foreign heavy obstacles.

Was lediglich die Anmeldungen betrifft, so gibt es für Eisenbahn-fremde, eher leicht auszuräumende Hindernisse (z. B. Personen, Tiere) andere angemeldete Schutzvorrichtungen wie etwa verschiedene vor der Lokomotive schnell aufblasbare Luftkissen oder eine Art von Schneepflügen / DE 20 2016 002 793 , DE 6980591 T2 , DE 10 2014 204 271 A1 , US 6623054 B1 /.As far as the declarations are concerned, there are other declared protection devices, such as different airbags that can be quickly inflated in front of the locomotive, or some type of snow plowing, for obstacles other than those outside the railway (eg persons, animals). DE 20 2016 002 793 . DE 6980591 T2 . DE 10 2014 204 271 A1 . US Pat. No. 6,623,054 B1 /.

Für viele Hindernisse des praktischen Betriebes ist aber ein zuverlässiger Verletzungsschutz und/oder Überlebensschutz bisher nicht vorstellbar – z. B. für einen Aufprall bei Geschwindigkeiten oberhalb 40 km/h auf einen großen Traktor, einen großen Lkw, eine Erntemaschine, einen Lkw-Tieflader oder Autotransporter-Tieflader, einen Militär-Lkw, einen Reisebus o. a. Entsprechende Unfälle werden mehrmals pro Jahr in der Tagespresse gemeldet.For many obstacles of practical operation but a reliable protection against injury and / or survival is not imagined - eg. For example, for a collision at speeds above 40 km / h on a large tractor, a large truck, a harvester, a truck low loader or car transporter low loader, a military truck, a coach o. A. Corresponding accidents are reported several times a year in the daily press.

Seit Einführung der Norm EN 15227 gibt es fortschreitende Verbesserungen bei der passiven Sicherheit. Dieser Zuwachs kann zukünftig nur noch gering sein. Denn die kinetische Energie nimmt mit dem Quadrat der Geschwindigkeit zu. Beherrscht man derzeit einen Aufprall auf ein festes Hindernis bzw. sehr schweres Hindernis bis zu ca. 40 km/h, so nimmt bei 60 km/h die kinetische Energie um das 2,25-fache zu – was bei heutigem Stand der Technik für einen passiven Schutz nicht realisierbar erscheint.Since the introduction of Standard EN 15227 There are progressive improvements in passive safety. This increase can only be small in the future. Because the kinetic energy increases with the square of the speed. If one currently dominates an impact on a fixed obstacle or very heavy obstacle up to about 40 km / h, then the kinetic energy increases by 2.25-fold at 60 km / h - what in today's state of the art for a passive protection does not seem feasible.

Beschreibungdescription

Es wird eine halboffene Kapsel mit der besonderen Kombination von verformungsstabiler Kontur und einem besonderen U-Boot-Stahl angemeldet. Der U-Boot-Stahl W. Nr. 1.4565 S hat eine der größten Bruchenergien, so dass praktisch jedes Hindernis bei einem Aufprall in die Brüche geht. Die Kapsel wird schräg hinter dem Cockpit-Sitz des Triebwagenführers oder Lokführers eingebaut, um die Betriebsabläufe nicht zu behindern. Beim Anblick eines Aufprallhindernisses leitet der Lokführer die Notbremsung ein und kann sich innerhalb von zwei Sekunden in die Kapsel retten. Sie bietet dem Lokomotivführer beim Aufprall Schutz und kann optional bei hohen Geschwindigkeiten sich aus der Verankerung lösen und in das Hindernis hineinschießen, wobei sie gebremst wird. Dabei entsteht ein verlängerter Verzögerungsweg, so dass die Verzögerungs-Belastung für den Lokomotivführer – auch wegen der Belastungsdauer im Zehntelsekundenbereich – ertragbar wird.A semi-open capsule with the special combination of deformation-stable contour and a special submarine steel is registered. The submarine steel W. No. 1.4565 S has one of the largest fracture energies, so that virtually every obstacle in a collision breaks. The capsule is installed diagonally behind the cockpit seat of the railcar driver or train driver in order not to hinder the operations. At the sight of an impact obstacle, the driver initiates the emergency braking and can escape within two seconds into the capsule. It provides protection to the locomotive driver on impact and, optionally, can release itself from the anchorage at high speeds and shoot into the obstacle while being braked. This creates an extended delay path, so that the delay load for the locomotive driver - also because of the load duration in tenths of a second range - is sustainable.

1 zeigt in einer Schnittzeichnung die Kapsel 1 mit ovaler Kontur. Der Schutzschild zeigt in Fahrtrichtung F und ist rückwärtig offen. Die Kapsel ist aus einem speziellen U-Boot-Stahl – W. Nr. 1.4565 S. Die Verbindung zum Wagengehäuse und der Bodenplatte geschieht formschlüssig über Doppelkonus-Segmente 2, die mit Hilfe eines Reaktionslotes 3 eingelötet werden. In der Kapsel ist ein mit Federn nachgiebiges Kettennetz 4 befestigt, das einen Schaumstoffprofilkörper 5 im Falle eines Stoßes auffängt. Der Schaumstoffkörper 5 ist aus verschiedenen, unterschiedlich harten Lagen zusammengesetzt. Der Raum 6 kann für die Optimierung der Verzögerung genutzt werden – entweder zur Schaumstoffauffüllung oder für Airbags. Damit die Kapsel nicht so hohen Bauraum in dem Fahrzeug beansprucht, sind der Boden und die Decke mit den Ebenen 7 abgeflacht. 1 shows in a sectional drawing the capsule 1 with oval contour. The protective shield points in the direction of travel F and is open at the rear. The capsule is made of a special submarine steel - W. No. 1.4565 S. The connection to the car body and the bottom plate happens via double-cone segments 2 using a reaction solder 3 be soldered. In the capsule is a springy chain net 4 attached, which is a foam profile body 5 in case of a shock. The foam body 5 is made of different, different hard layers composed. The space 6 can be used to optimize deceleration - either for foam filling or for airbags. So that the capsule does not take up so much space in the vehicle, the floor and the ceiling are with the levels 7 flattened.

2 ist die Schnittbildansicht in der Ebene A-A aus 1 von oben. Der Pfeil F zeigt in Fahrt- und Bremsrichtung. Beim Schaumstoff 5 sieht man die Profilrillen 5a für die Beine und die Profilrillen 5b für die Arme. 2 is the sectional view in the plane AA 1 from above. The arrow F points in the direction of travel and braking. When foam 5 you can see the tread grooves 5a for the legs and the tread grooves 5b for the poor.

3 stellt schematisch die Kapsel mit Blick auf den Menschen in Fahrtrichtung dar. 3 schematically represents the capsule with a view of the people in the direction of travel.

4 zeigt eine andere Ausführungsform: nämlich eine in jedem Querschnitt elliptische Form. 4 shows another embodiment: namely an elliptical shape in each cross section.

5 stellt schematisch die Verankerungsstreben 8 der Kapsel mit dem Fahrzeugrahmen dar. An Montagestellen 12 des Fahrzeugrahmens im oberen und unteren Bereich des Fahrzeuges werden die Streben 8 verbunden. Am anderen Ende der Streben 8 sind oben und unten an der Bodenplatte Halterungen 9, die in sich die Verbindungszapfen 2 formschlüssig einschließen. 5 schematically represents the anchoring struts 8th the capsule with the vehicle frame. At assembly points 12 of the vehicle frame at the top and bottom of the vehicle become the struts 8th connected. At the other end of the quest 8th are up and down to the bottom plate brackets 9 holding in themselves the connecting pins 2 include positively.

6 zeigt schematisch eine weitere vorteilhafte Form der Verankerungsstreben der Kapsel mit dem Fahrzeugrahmen. Die Verankerungsstreben 10 sind durch Windungen so ausgeformt, dass sie beim Aufprall in ausgeprägter Weise als Verzehrelemente wirken und den Verzögerungsweg verlängern. 6 schematically shows a further advantageous form of anchoring struts of the capsule with the vehicle frame. The anchoring struts 10 are formed by turns so that they act as impact elements in a pronounced manner and prolong the delay path on impact.

7 zeigt zwei Schräganblicke auf die Details des Formschlusszapfens 2 in 1. Die konischen Lötflächen 3 zeigen überwiegend in Fahrtrichtung. Entgegengesetzt – also auf der Rückseite – steht die rückwärtige Lötfläche 11 senkrecht oder sogar in konkaver Form über. 7 shows two oblique views of the details of the form-locking pin 2 in 1 , The conical solder surfaces 3 show predominantly in the direction of travel. Opposite - so on the back - is the back soldering surface 11 vertical or even in concave shape over.

8 stellt die besondere Eigenschaft des U-Boot-Stahles W. Nr. 1.4565 S heraus: Dargestellt ist das Spannungs-Dehnungs-Diagramm im Vergleich zu einem mittelfesten Turbinenstahl (W. Nr. 1.4313). Aufgetragen ist über der technischen Dehnung die wahre Spannung (gemäß dem Algorithmus σ = σ₀(1 + ε₀)). Im Gegensatz zum technischen Spannungs-Dehnungs-Diagramm stellt es die reale Werkstoffbeanspruchung und die Reaktion des Werkstoffes dar (Ausnahme: Rundungsfehler beim Übertragen aus dem Messdiagramm in der Nähe vom Bruch). Der Flächeninhalt stellt die Brucharbeit dar. Es zeigt sich, dass die Brucharbeit des speziellen U-Boot-Stahles um ein Vielfaches höher ist gegenüber einem Turbinenstahl, der als Beispiel für viele andere Stähle genommen wurde. 8th highlights the special feature of the submarine steel W. No. 1.4565 S: The stress-strain diagram is shown in comparison to a medium-strength turbine steel (W. No. 1.4313). Plotted above the technical strain is the true stress (according to the algorithm σ = σ ₀ (1 + ε ₀ )). In contrast to the technical stress-strain diagram, it represents the real material stress and the reaction of the material (exception: rounding error when transmitting from the measurement diagram in the vicinity of the fracture). The surface area represents the breaking work. It can be seen that the breaking work of the special submarine steel is many times higher than that of a turbine steel, which was taken as an example for many other steels.

Nicht gezeichnet ist, dass ein Sicherheitsgurtsystem am Kapselrand angebracht ist – für den Fall, dass noch Zeit für den Fahrer bliebe, um sich anzuschnallen.It is not shown that a safety belt system is attached to the edge of the capsule - in case there is still time for the driver to fasten himself.

Nicht gezeichnet ist, dass eine alternative Ausführung darin besteht, den U-Boot-Stahl mit einem härtbaren Stahl zu plattieren. Als Plattierprozess kommen eine Flächenlötung vor dem Heißschmieden in frage oder ein Sprengplattieren vor dem Heißschmieden oder ein Walzplattieren. Durch diese Werkstoffkombination wird das Prinzip des Samurai-Schwertes umgesetzt, so dass bei einem Aufprall die Formstabilität durch die Geometrie und durch die Schockresistenz des U-Boot-Stahles (= extrem hohe Bruchenergie) gewährt wird und der gehärtete Stahl außen den U-Boot-Stahl vor allzu tiefen Kratzspuren schützt.It is not shown that an alternative embodiment is to plate the submarine steel with a hardenable steel. As a plating process, surface brazing prior to hot forging or explosive plating prior to hot forging or roll cladding may be used. This material combination implements the principle of the samurai sword, so that in the event of an impact the dimensional stability is ensured by the geometry and the shock resistance of the submarine steel (= extremely high fracture energy) and the hardened steel outside the submarine Steel protects against excessive scratch marks.

Ausführung und WirkungsweiseExecution and mode of operation

Die Kapsel 1 aus U-Boot-Stahl wird durch Heißumformen hergestellt. Die Wanddicke beträgt je nach Ort 18 bis 30 mm. Oben und unten sind je ein Zapfen 2 als Verbindungsglied zu den Halterungen 9, die lokomotivseitig kommen. Die Zapfen werden verkupfert und dann in die Kapsel 1 eingelegt. Die Herstellung der Lötung erfolgt vorzugsweise mit den Reaktionslotfolien „Nanofoils”^® der Firma Indium:
Zunächst werden die Formschlusszapfen 2 verkupfert. Dann legt man in die vergrößerten Toleranzspalten 3 beim Formschluss Reaktionslotfolien „Nanofoils”^® ein. Diese Folien bestehen aus einer reaktionsfreudigen Nanopartikellegierung aus NiAl. Man zündet mit dem Feuerzeug die Folie an Luft an; dann schießt eine Feuerfront entlang der Folie und dadurch werden die Metallpartner innerhalb von weniger als einer 1/10 Sekunde verlötet. Diese Lötung geschieht also bei Raumtemperatur der Bauteile! Die Lötverbindung als solche und in Kombination mit der schrägen, Konus-ähnlichen Verbindungsoberfläche 3 wirkt ab einer bestimmten Aufprallenergie als Sollbruchstelle. Lokomotiv-seitig werden an den Verankerungsstellen 12 Energieverzehrelemente 8 oder 10 angebracht, um bei einem Aufprall noch eine Verzögerungsstrecke von 0,4 m bis 0,8 m zu erhalten, damit sich die g-Belastung auf die Person in der Kapsel 1 verringert. Die Verzehrelemene halten am anderen Ende die Halterung 9, die formschlüssig die Zapfen 2 einfassen – ebenfalls durch eine Reaktionslötung. In der Kapsel 1 selber ist als weitere Verzögerungsstrecke ein Schaumstoff eingebaut, der als Oberfläche Formschalen bzw. Profile aufweist, die die entsprechenden Körperteile mit einer größtmöglichen Oberfläche auffangen. Der Schaumstoff besteht aus optimierten Lagen verschiedener Zusammendrückbarkeit. – Dies bedeutet einerseits eine Verzögerungsstrecke je nach Aufprallgeschwindigkeit von 0,3 m bis 0,4 m und andererseits werden Spitzenbelastungen im g-Zeit-Verlauf geglättet bzw. abgemildert. Ein weiteres Nachgiebigkeitselement stellt das mit Federn versehene Stahlgitter dar, das den Stoßimpuls von der Person und vom Schaumstoff aufnimmt. Die Auffangposition der Person auf deren Rückseite ist die medizinisch beste Position, um hohe und sehr hohe g-Belastungen auszuhalten. – Wenn die Andruckkraft des Lokführers vollflächig auf die Körperrückseite wirkt – auf den ganzen Rücken, Kopf, Rückseite der Arme und Beine –, dann ist es aus Sicht der Medizin die beste und schonendste Belastungsmethode. (Quelle: http://www.ds.mpg.de/131983/18/ )The capsule 1 U-boat steel is made by hot forming. The wall thickness is 18 to 30 mm, depending on the location. Above and below are each a pin 2 as a link to the brackets 9 that come locomotive side. The cones are coppered and then into the capsule 1 inserted. The soldering is preferably carried out using the reaction solder films "Nanofoils " ^® from Indium:
First, the form-locking pins 2 coppers. Then place in the enlarged tolerance columns 3 at the closing of the mold, reaction solder foils "Nanofoils" ^® . These films consist of a reactive nanoparticle alloy of NiAl. Ignite the foil with air with the lighter; then a fire front shoots along the foil and thereby the metal partners are soldered within less than a 1/10 second. This soldering happens so at room temperature of the components! The solder joint as such and in combination with the oblique, cone-like bonding surface 3 acts as a predetermined breaking point from a certain impact energy. Locomotive side are at the anchorage points 12 Energy-absorbing elements 8th or 10 In order to obtain a delay distance of 0.4 m to 0.8 m in an impact, so that the g-load on the person in the capsule 1 reduced. The consumables hold the holder at the other end 9 , which form-fitting the pins 2 border - also by a Reaktionslötung. In the capsule 1 itself is installed as a further delay line a foam, which has as a surface mold shells or profiles that collect the corresponding body parts with the largest possible surface. The foam consists of optimized layers of different compressibility. On the one hand, this means a deceleration distance of 0.3 m to 0.4 m, depending on the impact speed, and on the other hand peak loads in the g-time course are smoothed or mitigated. One Another compliance element is the Sprung Steel Grille, which absorbs the shock impulse from the person and foam. The catching position of the person on the back is the medically best position to withstand high and very high g-loads. - If the pressure force of the driver on the entire body on the back - on the entire back, head, back of the arms and legs -, then it is the best and most gentle method of exposure from the medical point of view. (Source: http://www.ds.mpg.de/131983/18/ )

Eine besondere Alternativform der Kapsel kann ein Oloid sein, dessen „Schwertseite” nach vorne zeigt und somit garantiert jedes Hindernis aufspaltet.A special alternative form of the capsule may be an Oloid, whose "sword side" points forward and thus guaranteed to split any obstacle.

Wirkungsweise der KapselMode of action of the capsule

1. The capsule acts as a protection against flying parts in case of a collision with a non-railway obstacle.
2. The capsule contributes to an increase in the smoothness of the braking distance with an additional contribution in different stages. This delay in m / s 2 or in the unit g = 9.81 m / s 2 (gravitational acceleration) comes - always from the foam 5 and the yielding steel grid 4 - with a deceleration distance of 0.3 m to 0.4 m (depends on the impact speed), and - occasionally on the suspension in the consuming elements 8th or 10 and / or - occasionally from the notch on the suspension 9 (Effect of the predetermined breaking point 3 ) and from a free brake flight into the obstacle.

Die Verzögerung berechnet sich näherungsweise nach dem Algorithmus a = v²/(2w) (Algor. 1) wobei v die Aufprallgeschwindigkeit in m/s ist, w ist der Verzögerungsweg in Meter, a ist die Verzögerung, die auf den Menschen wirkt, in m/s². Dividiert man a durch die Erdbeschleunigung g = 9,81 m/s², dann erhält man eine Orientierung für die Belastung des menschlichen Organismus mit dem Ausdruck n × g.The delay is calculated approximately according to the algorithm a = v ² / (2w) (Algor. 1) where v is the impact velocity in m / s, w is the deceleration distance in meters, a is the deceleration that affects humans in m / s ² . If one divides a by the gravitational acceleration g = 9,81 m / s ² , one obtains an orientation for the load of the human organism with the expression n × g.

Algor. 1 gilt zwar nur bei linearer Verzögerung; da aber Spitzenbelastungen durch den Schaumstoff 5 aufgefangen werden, wird des Weiteren zur Nährungsbetrachtung der Algor. 1 verwendet.Algor. 1 applies only with linear delay; but there are peak loads due to the foam 5 In addition, for a closer look, the Algor. 1 used.

Aufprallgeschwindigkeitsbereich bis 40 km/h bei theoretisch starrem FahrzeugkörperImpact speed range up to 40 km / h with theoretically rigid vehicle body

Nimmt man einen schlagartigen Stopp des Wagens bei 40 km/h an und die Kapsel wäre absolut fest eingebaut, dann würden nur die 0,4 m des Schaumstoffes die Verzögerung bewerkstelligen. Gemäß der Formel Algor. 1 ist dann die Verzögerung 154 m/s² bzw. 15,7 × g. Verzögerungen von 10 bis 60 g können zu Verletzungen des Menschen führen, wegen der kurzen Dauer von unter 0,2 s sind diese Verzögerungen sehr wahrscheinlich nicht lebensbedrohend und führen ungünstigenfalls zur Bildung von Hämatomen.If one assumes a sudden stop of the car at 40 km / h and the capsule would be absolutely fixed, then only the 0.4 m of the foam would accomplish the deceleration. According to the formula Algor. 1 is then the delay 154 m / s ² or 15.7 × g. Delays of 10 to 60 g may result in human injury, but because of the short duration of less than 0.2 s, these delays are unlikely to be life-threatening and, at worst, lead to the formation of hematomas.

Aufprallgeschwindigkeitsbereich bis 40 km/h mit Stand der TechnikImpact speed range up to 40 km / h with the state of the art

Nach dem Stand der Technik (2016) kann eine Aufprallgeschwindigkeit von 36 km/h reversibel oder sanft aufgefangen werden. Der Verfasser nimmt an, dass ein Verzögerungsweg von 1,5 m stattfindet. Die Gesamtverzögerungsstrecke ergibt sich dann aus 1,5 m plus 0,3 m aus dem Schaumstoff = 1,8 m (wegen der nur klein erwarteten Verzögerung wurden nur 0,3 m vom Schaumstoff angenommen). Gemäß Algor. 1 erfährt der Mensch eine Belastung von 34,3 m/s² bzw. 3,5 × g.According to the state of the art (2016), an impact speed of 36 km / h can be reversibly or smoothly absorbed. The author assumes that a delay path of 1.5 m takes place. The total delay distance then results from 1.5 m plus 0.3 m from the foam = 1.8 m (because of the only expected delay only 0.3 m were assumed by the foam). According to Algor. 1 man experiences a load of 34.3 m / s ² or 3.5 × g.

Diese „geringe” Belastung von 3,5 × g ist typisch für heftige Jahrmarktkarussellfahrten und somit nicht gesundheitsgefährdend.This "low" load of 3.5 × g is typical of fierce carnival rides and thus not harmful to health.

Aufprallgeschwindigkeitsbereich von 40 km/h bis 70 km/h auf ein schweres HindernisImpact speed range of 40 km / h to 70 km / h on a heavy obstacle

Beträgt die Aufprallgeschwindigkeit zwischen 40 und 70 km/h, dann ist die kinet. Energie der 0,9 bis 1 t schweren Kapsel so groß, dass die Verzehrelemente 8 oder 10 zum Wirken kommen und die Kapsel eine Relativ-Bewegung innerhalb der Lokomotive von ca. 0,4 m macht. Jetzt wirkt die Kapsel auch als Splitterschutz. Die Verzögerungswirkung setzt sich zusammen aus ca. 0,4 m vom Schaumstoff, aus 0,4 m von den Verzögerungselementen und 1,5 m aus der „Knautschzone” des Fahrzeuges. Bei einer Aufprallgeschwindigkeit von 70 km/h und dem Verzögerungsweg in Summe von 2,3 m ergibt sich gemäß Algor. 1 eine Belastung für den Menschen von 82,2 m/s² bzw. 8,4 × g. Dabei ist eine Verlängerung der Verzögerung durch das „Voranschieben” des Hindernisses durch die Lokomotive oder den Triebwagen noch gar nicht berücksichtigt. Würde man dies berücksichtigen, wäre die Belastung für den Menschen noch geringer als 8,4 × g. Mit 8,4 × g liegt aufgrund der kurzen Einwirkungszeit eine Lebensbedrohung also nicht vor.If the impact speed is between 40 and 70 km / h, then the kinet. Energy of the 0.9 to 1 tonne capsule so large that the consumption elements 8th or 10 come into action and the capsule makes a relative movement within the locomotive of about 0.4 m. Now the capsule also acts as splinter protection. The deceleration effect is composed of approx. 0.4 m from the foam, 0.4 m from the retardation elements and 1.5 m from the "crumple zone" of the vehicle. At an impact speed of 70 km / h and the total deceleration distance of 2.3 m, according to Algor. Figure 1 shows a human strain of 82.2 m / s ² and 8.4 g, respectively. In this case, an extension of the delay by the "advancing" of the obstacle by the locomotive or railcar is not even considered. If this were taken into account, the burden on humans would be even less than 8.4 × g. At 8.4 × g there is no life threat due to the short exposure time.

Aufprallgeschwindigkeitsbereich oberhalb von 70 km/hImpact velocity range above 70 km / h

Bei Aufprallgeschwindigkeiten oberhalb 70 km/h kommt die Besonderheit der eingelöteten Formschlusszapfen 2 zum Tragen.At impact speeds above 70 km / h, the special feature of the soldered form-locking pins 2 to carry.

Sollte die Lokomotive oder der Triebwagen mehr oder weniger relativ abrupt zum Stehen kommen, dann kann sich aufgrund der hohen kinetischen Energie der Kapsel diese sich zunächst nach vorne in Richtung F schieben. Dabei nimmt sie die Halterungen 10 oder 8 mit, bis diese am Ende der Verzehrwirkung angelangt sind. Dann wird sich die Kapsel 1 aus der Halterung 9 lösen. Denn in der gelöteten Schicht 3 ist die Schlagzähigkeit naturgemäß im Vergleich zu dem U-Boot-Stahl vermindert und die Lötschicht 3 wirkt somit als Sollbruchstelle. Aufgrund des schrägen Winkels der Lötschicht 3 am Zapfen 2 kann die obere Halterung 9 leicht nach oben abspringen und die Kapsel kann auch leicht aus der unteren Halterung 9 heraus gleiten. Die spezielle Geometrie, der besondere Werkstoff 1.4565 S mit seiner weltrekordverdächtigen Brucharbeit und die Wanddicke von 18 bis örtlich 30 mm bewirken, dass die Kapsel ohne große Deformation in das Hindernis hineindringt (z. B. Kran, Tieflader, Reisebus, Mähdrescher) und dadurch zum Stehen kommt. Die Gesamtgestalt bleibt erhalten. Should the locomotive or the railcar come to a more or less relatively abrupt halt, then due to the high kinetic energy of the capsule, it can first move forward in the direction of F. She takes the brackets 10 or 8th with, until they have reached the end of the consumption effect. Then the capsule will be 1 from the holder 9 to solve. Because in the soldered layer 3 the impact strength is naturally reduced compared to the submarine steel and the solder layer 3 thus acts as a breaking point. Due to the oblique angle of the solder layer 3 on the cone 2 can the upper bracket 9 Jump off easily and the capsule can also be easily removed from the bottom bracket 9 slip out. The special geometry, the special material 1.4565 S with its world record breaking work and the wall thickness of 18 to locally 30 mm cause the capsule to penetrate into the obstacle without great deformation (eg crane, low loader, touring coach, combine harvester) Standing comes. The overall shape is preserved.

Beispiele:Examples:

Nimmt man konservativ einen „Bremsweg” von 3 m bis zum Stillstand an, und nimmt 80 km/h als Aufprallgeschwindigkeit an, und nimmt noch 1,5 m als „Knautschzone” noch dazu (Summe des Verzögerungsweges: 3 m + 1,5 m + 0,4 m = 4,9 m), dann folgt nach Algor. 1 eine Belastung für den Menschen in der Kapsel von 50,4 m/s² bzw. 5,3 × g. Nimmt man eine Aufprallgeschwindigkeit von 120 km/h an und einen Bremsweg der Kapsel von 5 m an (also konservativ kurz) – es wäre der Fall, dass die Kapsel z. B. in einen Kran oder Autotransporttieflader hineinschießt –, dann folgt nach Algor. 1 eine Belastung für den Menschen in der Kapsel von 102,9 m/s² bzw. 10,5 × g. Beide Belastungen führen beim Menschen wegen der kurzen Zeit höchstens zu Hämatomen.Assuming a conservative "braking distance" of 3 m to a standstill, and takes 80 km / h as the impact velocity, and still adds 1.5 m as a "crumple zone" (sum of the delay path: 3 m + 1.5 m + 0.4 m = 4.9 m), then follow Algor. 1 a load for the human in the capsule of 50.4 m / s ² or 5.3 × g. Assuming an impact speed of 120 km / h and a braking distance of the capsule of 5 m (ie conservatively short) - it would be the case that the capsule z. B. into a crane or car transport low loader - then follows Algor. 1 a load for the human in the capsule of 102.9 m / s ² or 10.5 × g. Both strains lead to hematomas in humans because of the short time.

Extrembeispiel: 180 km/hExtreme example: 180 km / h

Bei einer Fahrgeschwindigkeit von 180 km/h und dem Erkennen eines Aufprallhindernisses in 250 m Entfernung bleiben dem Lokführer noch 5 Sekunden Zeit, um die Notbremsung einzuleiten und in die Kapsel sich hineinzustellen und ggfs. sich anzuschnallen. Nimmt man eine Aufprallgeschwindigkeit von 180 km/h an und einen Bremsweg der Kapsel von 7 m an, der aus der hohen kinetischen Energie der Kapsel resultiert, dann folgt nach Algor. 1 eine Belastung für den Menschen in der Kapsel von 179 m/s² bzw. 18,2 × g. Diese Belastung kann zu Hämatomen führen und in den 0,3 Sekunden bis zum Stillstand zur kurzen Bewusstlosigkeit – ist aber sehr wahrscheinlich nicht lebensbedrohend.At a driving speed of 180 km / h and the detection of an impact obstacle 250 m away the train driver still have 5 seconds left to initiate the emergency braking and to put it in the capsule and, if necessary, to buckle up. Assuming an impact speed of 180 km / h and a braking distance of the capsule of 7 m, which results from the high kinetic energy of the capsule, then follows Algor. 1 a human strain in the capsule of 179 m / s ² or 18.2 × g. This burden can lead to hematomas and brief unconsciousness within 0.3 seconds to a halt - but is unlikely to be life-threatening.

Unerwartete Stoßbelastung auf das Fahrzeug oder RückwärtsstoßUnexpected impact load on the vehicle or reverse thrust

Für den Fall eines Rückwärtsstoßes – das Fahrzeug stößt in Fahrtrichtung auf ein Hindernis und am hinteren Ende ist auch ein Cockpit mit einer Kapsel – greifen die formschlüssigen Lötflächen 11 in die Halterung 9 voll ein und die Kapsel wird festgehalten. Damit wird vermieden, dass sie als Geschoß sich in den Fahrgastraum schiebt.In the event of a backward shock - the vehicle encounters an obstacle in the direction of travel and at the rear end is also a cockpit with a capsule - grab the positive solder surfaces 11 in the holder 9 fully inserted and the capsule is held. This avoids that she pushes as a bullet into the passenger compartment.

Zusammenfassung der VorteileSummary of benefits

Die Stoßaufnahme bei einem Aufprall auf die Körperrückseite des Fahrzeugführers, der sich im Stehen befindet, ist die günstigste Position für die körperliche Belastung. Die Kombination aus einer geometrischen Ei-Form mit U-Boot-Stahl sorgt für einen höchst stabilen Personenschutz und sie sorgt dafür, dass bei erhöhten Aufprallgeschwindigkeiten die Kapsel wie ein Geschoss jedes Hindernis (außer Panzer) aufspaltet oder zur Seite schiebt, denn die äußere Gestalt der Kapsel bleibt erhalten. Das „Ausklinken” aus der Befestigung zum Fahrzeugrahmen erfolgt über eine Sollbruchstelle, die durch eine sehr einfache Lötung erzeugt wird. Die Lötung besteht aus den preiswerten Nanofoils^®.The impact absorption in the event of an impact on the back of the body of the driver who is standing up is the most favorable position for the physical exertion. The combination of a geometric egg shape with submarine steel ensures a highly stable personal protection and ensures that at high impact speeds, the capsule like a bullet splits any obstacle (except tanks) or pushes aside, because the outer shape the capsule is retained. The "notching" from the attachment to the vehicle frame via a predetermined breaking point, which is generated by a very simple soldering. The soldering consists of the inexpensive Nanofoils ^® .

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Hülle aus U-Boot-StahlShell made of submarine steel
22: Zapfen für die formschlüssige VerbindungPins for the positive connection
33: Lötflächesoldering
44: Stahlgitter mit FederelementenSteel grid with spring elements
55: SchaumstoffpolsterschichtenFoam pad layers
5a5a: Profilrille im Schaumstoff für BeineTread groove in foam for legs
5b5b: Profilrille im Schaumstoff für ArmeTread groove in foam for arms
66: Zwischenraum, Reserveraum für Schaumstoff oder AirbagsInterspace, reserve space for foam or airbags
77: ebene Abflachungen vom Körper 1 flat flattening of the body 1
88th: als Verzehrelemente gestalte Verbindungsstreben zum Fahrzeugrahmenas consumption elements design connecting struts to the vehicle frame
99: Verbindungsblock für die formschlüssige Aufnahme von den Zapfen 2 Connecting block for the positive reception of the pins 2
1010: als Verzehrelemente gestalte Verbindungsstreben zum Fahrzeugrahmenas consumption elements design connecting struts to the vehicle frame
1111: ebene oder konkave rückwärtige Lötflächeflat or concave rear soldering surface
1212: symbolische Darstellung der Verbindungsstellen des Fahrzeugrahmenssymbolic representation of the connection points of the vehicle frame

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102009014656 A1 [0002]
CN 105730509 A [0002]
WO 2015039670 A1 [0002]
WO 2009040309 A1 [0002]
EP 0952063 B1 [0002]
DE 202016002793 [0005]
DE 6980591 T2 [0005]
DE 102014204271 A1 [0005]
US Pat. No. 6,623,054 B1 [0005]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

Standard EN 15227 [0002]
Standard EN 15227 [0007]
http://www.ds.mpg.de/131983/18/ [0019]

Claims

An impact protection for rail-bound traction vehicles is registered, characterized in that a submarine steel has a semi-open oval body ( 1 ).

An impact protection according to claim 1, characterized in that the oval body has flat and flat surface portions ( 7 ), so that the space can be reduced if necessary,

Conic section according to claim 1, characterized in that the oval body contains geometric parts of a paraboloid.

An impact protection according to claim 1, characterized in that the impact protection with compressible foam ( 5 ) is ergonomically lined.

An impact protection according to claim 1, characterized in that the impact protection consists of high strength steel.

An impact protection according to claim 1, characterized in that the impact protection consists of an N-alloyed austenitic stainless steel.

Impact protection according to Claims 1 and 3, characterized in that a solution ( 3 ) forms a connection to the vehicle frame with defined skew angle a predetermined breaking point with definable firing breakage energy.

An impact protection, characterized in that the steel has the shape of a part of a sphere.

Impact protection, characterized in that the steel is in the form of an oloid or contains part-forms thereof.

An impact protection, characterized in that the foam 5 of a compliance adjustable steel grid with spring elements ( 4 ) is held.

An impact protection, characterized in that the steel has the shape of a part of an ellipse.

An impact protection, characterized in that the submarine steel is clad with a hardenable steel outside.