DE60109399T2

DE60109399T2 - Schienenfahrzeug mit einer Fahrerkabine mit einer Struktur zur Energieaufnahme während einer Kollision oberhalb des Fahrzeugrahmens

Info

Publication number: DE60109399T2
Application number: DE60109399T
Authority: DE
Inventors: Marcel Godin; Gerard Gielczinski; Christian Boneill; Isabelle Guilloteau; Jean-Marc Langlet
Original assignee: Alstom SA
Current assignee: Alstom SA
Priority date: 2000-12-18
Filing date: 2001-11-27
Publication date: 2006-01-19
Anticipated expiration: 2021-11-28
Also published as: EG22817A; YU88501A; JP2002225704A; FR2818224A1; AU779020B2; HK1048289B; ATE290971T1; CN1315680C; NO324083B1; JP4044758B2; DE60109399D1; CA2364957A1; MA25480A1; EP1215098B1; DK1215098T3; CN1368448A; CA2364957C; AU9716301A; HK1048289A1; FR2818224B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Konstruktion von Fahrzeugen, insbesondere von Schienenfahrzeugen mit Fahrerkabine, und hat ein solches Fahrzeug, das eine Energie absorbierende Struktur, die den Schutz des Fahrers im Fall eines Zusammenstoßes sicherstellt, zum Gegenstand.
Die gegenwärtig vorkommenden Schienenfahrzeuge sind an ihren Enden mit Mitteln ausgestattet, die dazu bestimmt sind, die Belastungen, die das Fahrzeug unter normalen Verkehrsbedingungen und bei Zusammenstößen bei geringer Geschwindigkeit, so genannten "Kopplungsmanöverstößen", erfährt, auszuhalten.
Es ist außerdem aus dem Dokument FR-A-2 698 840 bekannt, die Schienenfahrzeuge mit Fahrerkabine mit einer Energie absorbierenden, metallischen Struktur auszustatten, die die Funktion hat, die Passagiere und den Fahrer des Fahrzeugs im Fall von starken Stößen, beispielsweise bei einem Zusammenstoß mit einem anderen Zug, zu schützen. Das Fahrzeug weist dann Zonen dynamischer, plastischer Verformung auf, die aus festen oder austauschbaren Energieabsorptionselementen, die an den Enden des Fahrzeugs vorgesehen sind, gebildet sind.
Jedoch ist eine solche Struktur dazu gedacht, die Energie eines starken Stoßes auf Höhe der Hauptträger des Rahmens des Fahrzeugs zu absorbieren, jedoch für einen Zusammenstoß mit einem Hindernis, das über der Höhe des Rahmens gegen die Fahrerkabine prallt, nicht geeignet. Ein solcher Fall kann sich bei einem direkten Zusammenstoß mit einem Hindernis, das das Schienenfahrzeug in der Höhe der Fahrerkabine trifft, jedoch auch bei einem Zusammenstoß mit einem Hindernis, für das die Energieabsorptionselemente des Rahmens zu groß bemessen sind, um eine gutes Auffangen des Stoßes sicherzustellen, ereignen. Tatsächlich führen die hohe Steifigkeit des Rahmens und die tiefe Form des Endes des Zugs zumeist zu einem Anheben des aufgeprallten Hindernisses, das dann gegen die Fahrerkabine schlägt und Verformungen hervorruft, die von der Letzteren nicht beherrscht werden und den Fahrer in Lebensgefahr bringen.
Die vorliegende Erfindung hat das Ziel, diese Nachteile zu beseitigen, indem sie ein Schienenfahrzeug vorschlägt, dessen Fahrerkabine einen Schutzschild umfasst, der die Energie eines Zusammenstoßes mit einem Hindernis, das über der Höhe der Hauptträger des Rahmens des Fahrzeugs gegen die Fahrerkabine prallt, absorbieren kann und der einfach und kostengünstig herzustellen ist. Ein solcher Schutzschild ist aus dem Dokument EP-A1 0 888 946 bekannt.
Die Erfindung hat ein Schienenfahrzeug nach Anspruch 1 zum Gegenstand.
Gemäß besonderen Ausführungsformen kann das erfindungsgemäße Schienenfahrzeug eines oder mehrere der folgenden Merkmale, für sich allein oder in allen technisch möglichen Kombinationen, aufweisen:

– das oder die Energieabsorptionselemente verbinden den Schutzschild mit dem Rahmen in Längsrichtung derart, dass eine Verlagerung des Schutzschildes in Bezug auf den Rahmen in Längsrichtung des Fahrzeugs durch Verformung des oder der Energieabsorptionselemente bei einem Frontalzusammenstoß möglich ist;
– der Rahmen und der Schutzschild besitzen auf Höhe ihrer Grenzfläche komplementäre Formen, die eine Führungsvorrichtung des Gleitschienentyps in Längsrichtung des Fahrzeugs bilden;
– der Schutzschild ist aus einer starren Struktur gebildet, die sich vertikal über die Höhe der Fahrerkabine erstreckt und gegenüber der Windschutzscheibe des Fahrzeugs eine Öffnung aufweist;
– der Schutzschild erstreckt sich außerdem seitlich über die Seiten der Fahrerkabine, um eine einhüllende Struktur zu bilden:
– der Schutzschild und der Rahmen sind über schmelzbare Befestigungselemente lokal direkt miteinander verbunden;
– der obere Teil des Schutzschildes ist über Energieabsorptionselemente mit mit dem Rahmen fest verbundenen Strukturelementen verbunden;
– die vordere Fläche des Schutzschildes trägt Energieabsorptionselemente, die sich in einer vom vorderen Ende des Fahrzeugs ausgehenden Richtung erstrecken;
– das vordere Ende des Rahmens trägt Energieabsorptionselemente;
– das oder die Energieabsorptionselemente sind aus Strukturen mit pro grammierter Verformung gebildet;
– das vordere Ende des Rahmens trägt einen Hindernisräumer.

Die Ziele, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden verständlicher nach dem Lesen der im Folgenden gegebenen Beschreibung einer besonderen Ausführungsform der Erfindung, die als nicht einschränkendes Beispiel angeführt ist und die sich auf die beigefügte Zeichnung bezieht, worin:
1 eine, teilweise auseinander gezogene, perspektivische Ansicht eines Endes eines Schienenfahrzeugs, das mit einer erfindungsgemäßen Struktur ausgestattet ist, ist;
2 eine auseinander gezogene, perspektivische Ansicht eines Teils der Struktur, die das vordere Ende des Fahrzeugs von 1 bildet, in einem größeren Maßstab ist;
3 eine perspektivische Ansicht der Struktur, die das vordere Ende des Fahrzeugs von 1 bildet, vor einem Aufprall ist;
4 eine zu jener von 3 analoge Ansicht nach einem Aufprall in Höhe der Fahrerkabine des Schienenfahrzeugs ist.
Um das Lesen der Zeichnung zu erleichtern, sind lediglich die zum Verständnis der Erfindung notwendigen Elemente dargestellt worden. Gleiche Elemente tragen in allen Figuren die gleichen Bezugszeichen.
1 zeigt das vordere Ende eines Schienenfahrzeugs, das einen starren, unverformbaren Rahmen 1, der die Steifigkeit des Fahrzeugs sicherstellt, und eine Haut 5, die die sichtbare Hülle des Fahrzeugs bildet und eine Windschutzscheibe 9 trägt, umfasst.
Das Fahrzeug ist mit einer Fahrerkabine ausgestattet, die mit einer in 2 auseinander gezogen gezeigten Struktur für den Schutz des Fahrers, die zwischen dem die vordere Fläche des Fahrzeug definierenden Teil der Haut 5 und dem Innenraum der Fahrerkabine eingefügt ist, versehen ist. Diese Struktur umfasst einen starren, unverformbaren Schutzschild 3, der eine stirnseitige Wand 3a, die sich vertikal über im Wesentlichen die gesamte Höhe der Fahrerkabine erstreckt, und zwei seitliche Wände 3b, die sich seitlich an jeder Seite der Fahrerkabine erstrecken, aufweist. Die stirnseitige Wand 3a ist gegenüber der Windschutzscheibe 9 des Fahrzeugs mit einer großen Öffnung 10 versehen, die dem Fahrer ein gutes Sichtfeld bietet.
Gemäß den 2 und 3 umfasst der Schutzschild 3 eine Fußplatte 3c, die auf einer ebenen oberen Oberfläche 1a des Rahmens 1 aufliegt, und zwei Führungsarme 11, die die beiden seitlichen Wände 3b des Schutzschildes 3 nach unten verlängern. Jeder Führungsarm 11 erstreckt sich vertikal in der Nähe einer Hauptträgers 1b des Rahmens 1 und weist ein unteres Ende auf, das mit einer Randleiste 15 versehen ist, die sich unter dem Hauptträger 1b erstreckt, um einen Anschlag gegen Anheben, der das Anheben des Schutzschildes 3 in Bezug auf den Rahmen 1 verhindert, zu bilden.
Der Schutzschild 3 ist in Längsrichtung auf Höhe jedes Führungsarms 11 über ein verformbares Distanzstück 6, das zwischen einer rückwärtigen Fläche 11a des Führungsarms 11 und einer Abstützfläche 1c, die zu einer Schulter des Rahmens 1, die gegenüber der rückwärtigen Fläche 11a des Führungsarms 11 angeordnet ist, gehört, eingefügt ist, mit dem Rahmen 1 verbunden. In dem gezeigten Beispiel tritt das verformbare Distanzstück 6 vorteilhafterweise in Form von Zusammenfügungen von Blechen mit programmierter plastischer Verformung auf, deren longitudinale Enden jeweils mit einem Kragen versehen sind, der ihre Befestigung durch Verschraubung ermöglicht.
Der Schutzschild 3 umfasst außerdem in seinem oberen Teil zwei Verbindungsträger 12, die sich in Richtung der Hinterseite des Fahrzeugs erstrecken und mit einem in den Figuren nicht gezeigten Strukturring verbunden sind, der von dem Rahmen 1 des Fahrzeugs getragen ist. Die beiden Verbindungsträger 12 sind aus Zusammenfügungen von Blechen mit programmierter plastischer Verformung gebildet, die Energieabsorptionselemente mit mechanischen Festigkeitseigenschaften, die zu jenen der verformbaren Distanzstücke 6 im Wesentlichen äquivalent sind, bilden.
Vorteilhafterweise ist der Halt des Schutzschildes 3 auf dem Rahmen 1 lokal durch in den Figuren nicht gezeigte schmelzbare Bolzen sichergestellt.
Gemäß 3 trägt die vordere Fläche der stirnseitigen Wand 3a des Schutzschildes 3 eine Gruppe von Energieabsorptionskästen 7, die zur Vorderseite des Fahrzeugs hin vorstehen. Vorzugsweise sind die mechanischen Festigkeitseigenschaften der Energieabsorptionskästen 7 schwächer ausgeprägt als jene der Distanzstücke 6 und der Verbindungsträger 12, was im Fall eines Aufpralls eine fortschreitende Verformung der Gruppe der Energieabsorptionskästen 7 mit sich bringt, bevor die Verformung der Distanzstücke 6 und der Verbindungsträger 12 veranlasst wird.
Das vordere Ende des Rahmens 1 des Fahrzeugs ist in herkömmlicher Weise mit zwei eine Schachtelung verhindernden Energieabsorptionswiderlagern 8, die beiderseits einer automatischen Kupplung 13, die aus einem Kupplungskopf, der über ein Energieabsorptionselement mit einem Pufferträger des Rahmens 1 verbunden ist, in der Verlängerung der Hauptträger 1b angeordnet sind. Die eine Schachtelung verhindernden Energieabsorptionswiderlager 8 besitzen sehr stark ausgeprägte mechanische Festigkeitseigenschaften, die geeignet sind, die bei einem Zusammenstoß mit einem anderen Schienenfahrzeug aufgebrachten Energiemengen zu dämpfen.
4 zeigt die Verformung der oben beschriebenen Struktur des Fahrzeugs nach einem Zusammenstoß mit einem Hindernis, das auf die Vorderseite des Fahrzeugs über der Höhe der Hauptträger 1b des Rahmens 1, im Wesentlichen in der Höhe der von der vorderen Fläche des Schutzschildes 3 getragenen Energieabsorptionskästen 7, aufgeprallt ist.
Gemäß dieser Figur werden die Energieabsorptionskästen 7 der vorderen Fläche des Schutzschildes 3 bei einem solchen Stoß eingedrückt, wodurch sie einen Teil der Energie des Stoßes absorbieren, während die restliche Energie des Stoßes durch die fortschreitende Verformung der Distanzstücke 6 und der Verbindungsträger 12 aufgefangen wird, was eine Verlagerung des Schutzschildes 3 in Bezug auf den Rahmen 1 mit sich bringt, wobei der Schutzschild 3 während seiner gesamten Verlagerung durch die zwei Führungsarme 11 auf dem Rahmen 1 geführt wird.
Eine solche fortschreitende Verlagerung des Schutzschildes 3 ermöglicht das Absorbieren der Energie des Stoßes unter Bewahrung der Unversehrtheit des Schutzschildes 3, was für den Fahrer, der hinter dem Schutzschild 3 ständig geschützt ist, einen Überlebensraum garantiert. Wie in dieser Figur zu erkennen ist, erfolgt der Rückstoß des Schutzschildes 3 über einen Hub, der nicht größer als ein maximal gegebener Hub sein kann, wobei die Abstützfläche 1c des Rahmens 1 mit den Führungsarmen 11 zusammenwirkt, um die Verlagerung des Schutzschildes 3 über den normalen Absorptionsbereich hinaus durch Eindrücken der Distanzstücke 6 zu blockieren.
Um im Innenraum der Fahrerkabine 1 eine hohe Sicherheit zu garantieren, ist die Letztere so beschaffen, dass der Rückstoß des Schutzschildes 3 über den Eindrückbereich der Distanzstücke 6 keine Verletzung des Fahrers nach sich zieht. So ist das nicht gezeigte Steuerpult des Fahrzeugs vorteilhafterweise an dem Schutzschild 3 befestigt, damit es beim Stoß integriert bleibt und somit jegliche Verformung oder jegliches Vorspringen von Elementen vermieden wird. Der Sitz des Fahrers könnte ebenfalls mit dem Schutzschild 3 fest verbunden sein, derart, dass er sich zusammen mit dem Schutzschild verlagert.
Ein solches Fahrzeug weist folglich den Vorteil auf, dass es eine hohe Sicherheit für den Fahrer garantiert und dabei die Absorption eines Stoßes, der unmittelbar in Höhe der Kabine erfolgt, durch den kontrollierten Rückstoß des Schutzschildes ermöglicht, wobei der Letztere seine Unversehrtheit bewahrt, was seine Funktion als Schutzschild beständig sicherstellt.
Ein solches Fahrzeug weist außerdem den Vorteil auf, einen starren, unverformbaren Rahmen zu besitzen, der sich bis in die Nähe der Vorderseite des Fahrzeugs erstreckt. Es ist somit möglich, einen in den Figuren nicht gezeigten Hindernisräumer anzubringen, indem dieser direkt unter dem starren Rahmen befestigt wird, wodurch vermieden wird, dass dieser das Verhalten des Fahrzeugs beeinträchtigt.
Selbstverständlich ist die Erfindung keinesfalls auf die beschriebene und gezeigte Ausführungsform, die nur beispielhalber angegeben worden ist, begrenzt. Es bleiben insbesondere vom Gesichtspunkt des Aufbaus der verschiedenen Elemente aus oder durch Substitution von technischen Äquivalenten Modifikationen möglich, ohne deswegen den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen.

Claims

Schienenfahrzeug, das ein mit einer Fahrerkabine versehenes Ende aufweist, wobei das Fahrzeug einen unter der Fahrerkabine sich erstreckenden starren Rahmen (1) und eine die sichtbare Hülle des Fahrzeugs bildende Haut (5) sowie einen Schutzschild (3) umfasst, der zwischen dem die vordere Fläche des Fahrzeug definierenden Teil der Haut (5) und dem Innenraum der Fahrerkabine eingefügt und mit einer starren Struktur versehen ist, wobei der Schutzschild (3) auf dem Rahmen (1) aufliegt, dadurch gekennzeichnet, dass der Schild mit dem Rahmen (1) über wenigstens ein Energieabsorptionselement (6), das lokal zwischen den Schild (3) und den Rahmen (1) eingefügt ist, verbunden ist.
Schienenfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das oder die Energieabsorptionselemente (6) den Schutzschild (3) mit dem Rahmen (1) in Längsrichtung verbinden, derart, dass eine Verlagerung des Schutzschildes (3) in Bezug auf den Rahmen (1) in Längsrichtung des Fahrzeugs durch Verformung des oder der Energieabsorptionselemente (6) bei einem Frontalzusammenstoß möglich ist.
Schienenfahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (1) und der Schutzschild (3) auf Höhe ihrer Grenzfläche komplementäre Formen besitzen, die eine Führungsvorrichtung des Gleitschienentyps in Längsrichtung des Fahrzeugs bilden.
Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzschild (3) aus einer starren Struktur gebildet ist, die sich vertikal über die Höhe der Fahrerkabine erstreckt und gegenüber der Windschutzscheibe (9) des Fahrzeugs eine Öffnung (10) aufweist.
Schienenfahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Schutzschild (3) außerdem seitlich über die Seiten der Fahrerkabine erstreckt, um eine einhüllende Struktur zu bilden.
Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzschild (3) und der Rahmen (1) über schmelzbare Befestigungselemente lokal direkt miteinander verbunden sind.
Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Teil des Schutzschildes (3) über Energieabsorptionselemente (12) mit mit dem Rahmen (1) fest verbundenen Strukturelementen verbunden ist.
Schienenfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vordere Fläche des Schutzschildes (3) Energieabsorptionselemente (7) trägt, die sich in einer vom vorderen Ende des Fahrzeugs ausgehenden Richtung verstrecken.
Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das vordere Ende des Rahmens (1) Energieabsorptionselemente (8) trägt.
Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieabsorptionselemente (6, 7, 8, 12) aus Strukturen mit programmierter Verformung gebildet sind.
Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das vordere Ende des Rahmens (1) einen Hindernisräumer trägt.