DE60222204T2

DE60222204T2 - Eisenbahnwagen

Info

Publication number: DE60222204T2
Application number: DE60222204T
Authority: DE
Inventors: Sumio Marunouchi Chiyoda-ku Okuno; Kazufumi Marunouchi Chiyoda-ku Yamaji; Kentaro Marunouchi Chiyoda-ku Masai
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-04-25
Filing date: 2002-02-25
Publication date: 2008-05-29
Anticipated expiration: 2022-02-26
Also published as: EP1253058A2; KR100555929B1; CN1382605A; ATE372240T1; US20020157564A1; TW590927B; JP2002316640A; KR20020083119A; EP1253058B1; DE60222204D1; US6871599B2; EP1253058A3; US20040139879A1; CN1305719C; AU781267B2; JP3725043B2; AU1871502A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft den Körper eines Eisenbahnwagens, der auf Schienen fährt, und insbesondere einen Eisenbahnwagenkörper, der aus hohlen Formelementen aus einer leichten Legierung zusammengesetzt ist.
BESCHREIBUNG DES STANDS DER TECHNIK
Bei der Herstellung eines Eisenbahnwagens müssen die Absorption und Verminderung der Aufprallkraft berücksichtigt werden, die auf die sich an Bord befindenden Fahrgäste einwirkt, wenn eine Kollision geschieht. In den offen gelegten japanischen Patentveröffentlichungen H11-301476 und 6-211133 ist eine Wagenformation offenbart, die mehrere linear verbundene Wagenkörper aufweist, wobei ein Schockabsorptionsmechanismus in der Art einer leicht brechbaren Struktur am vorderen Ende des vorderen Wagenkörpers am Unterrahmen angebracht ist, wodurch der Kollisionsschock absorbiert wird und der Aufprall für die sich an Bord befindenden Fahrgäste vermindert wird.
In der japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung 57-56929 ist eine Kupplung offenbart, die am Endabschnitt eines Unterrahmens eines Wagenkörpers angeordnet ist, um den Wagenkörper mit einem benachbarten Wagenkörper zu verbinden. Daher ist ein Verstärkungselement an der unteren Fläche des Unterrahmens am Endabschnitt bereitgestellt, um eine starke Struktur zu verwirklichen.
Wie in der offen gelegten japanischen Patentveröffentlichung 2-246863 offenbart ist, besteht der Wagenkörper aus hohlen Formelementen aus einem Leichtlegierungsmaterial. Jedes hohle Formelement ist so angeordnet, dass seine Extrudierrichtung in Längsrichtung des Wagenkörpers verläuft.
Der Eisenbahnwagen wird durch Zusammenkoppeln mehrerer Wagenkörper (als Wagenformation bezeichnet) gebildet, so dass, wenn Wege berücksichtigt werden, um einer Kollision Rechnung zu tragen, die Kollision zwischen in der Wagenformation aneinander angrenzend angeordneten Wagenkörpern auch berücksichtigt werden muss. Der den Boden des Wagens bildende Unterrahmen wird stark gebildet.
Wenn eine Kollision am vorderen Wagen auftritt, stoßen die die Wagenformation bildenden Wagenkörper gegeneinander, oder die Unterrahmen der Wagenkörper stoßen mit anderen Worten gegeneinander. Selbst wenn die Unterrahmen gegeneinander stoßen, falten sie sich jedoch nicht durch die Kollision zusammen, weil sie stark gebaut sind, so dass der Aufprall durch die Kollision nicht vermindert wird.
Ferner ist es wünschenswert, einen Schockabsorptionsmechanismus nicht nur am vorderen Wagenkörper der Wagenformation sondern auch an jedem der die Wagenformation bildenden Wagenkörper bereitzustellen. Die Position, an der der Schockabsorber angeordnet ist, sollte das Ende jedes Wagenkörpers sein. Die folgenden Probleme treten jedoch auf, wenn diese Anordnung verwendet wird.

(1) Der Schockabsorptionsmechanismus kann nicht an einer Wagenstruktur eingerichtet werden, bei der das Ende des Wagenkörpers, an dem der Schockabsorber anzuordnen ist, eine geringe Länge aufweist, und bei der das Innere des Wagenkörpers oder der Raum unter dem Boden des Wagenkörpers schmal und beschränkt ist.
(2) Wenn der Unterrahmen nur durch mehrere in Längsrichtung des Wagenkörpers angeordnete hohle Formelemente gebildet ist, wird die Stärke des Unterrahmens vorteilhaft sichergestellt, weil die hohlen Formelemente eine hohe Steifigkeit in der Ebene und eine hohe Biegefestigkeit der Außenfläche aufweisen, diese Struktur ist jedoch in Hinblick auf das Absorbieren und Vermindern der Aufprallkraft unvorteilhaft.
(3) Die Enden des Wagenkörpers sind stark gebaut, und es ist sehr schwierig, den Schockabsorptionsmechanismus in diesen Bereichen des Wagenkörpers zu montieren.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen sehr sicheren Wagenkörper bereitzustellen, der mit einem Schockabsorptionsmechanismus ausgerüstet ist.
Die vorliegende Erfindung sieht einen in Anspruch 1 dargelegten Eisenbahnwagen vor.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist eine perspektivische Ansicht des Endabschnitts eines Eisenbahnwagenkörpers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
2 ist eine Draufsicht des Unterrahmens am Endabschnitt des Wagenkörpers aus 1,
3 ist eine III-III-Schnittansicht aus 1,
4 ist eine erklärende Ansicht des Verfahrens zum Herstellen des hohlen Formelements gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
5 ist eine Draufsicht der Gesamtstruktur des Unterrahmens,
6 ist eine perspektivische Ansicht des Endabschnitts des Unterrahmens aus 1,
7 ist eine VII-VII-Schnittansicht aus 6,
8 ist eine VIII-VIII-Schnittansicht aus 2,
9 ist eine IX-IX-Schnittansicht aus 2,
10 ist eine erklärende Ansicht des Verfahrens zum Herstellen des hohlen Formelements gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
11 ist eine erklärende Ansicht der Kollisionsenergie verschiedener Materialien, und
12 ist ein Spannungs-Dehnungs-Diagramm der Materialien.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf die 1 bis 9 erklärt. In 2 ist kein hohles Formelement 40 dargestellt. Unter mehreren hohlen Formelementen 40 angeordnete Elemente 35, 36 und 38 sind jedoch unter der Annahme durch gepunktete Linien dargestellt, dass die mehreren hohlen Formelemente 40 daran angeordnet sind.
Der Wagenkörper weist Seitenstrukturen 10, welche die Seitenwände des Wagenkörpers bilden, die Dachstruktur 20, einen Unterrahmen 30, der seinen Boden bildet, usw. auf. Die Seitenstrukturen 10, die Dachstruktur 20 und der Unterrahmen 30 sind alle durch Verschweißen mehrerer hohler Formelemente gebildet. Jedes hohle Formelement ist ein extrudiertes Formelement aus einer leichten Legierung, und die Extrudierrichtung (d.h. die Längsrichtung) ist in Längsrichtung des Wagenkörpers angeordnet. Mehrere hohle Formelemente sind entlang der Umfangsrichtung des Wagenkörpers angeordnet, wobei die Enden jedes Elements in Breitenrichtung angrenzend zueinander angeordnet sind, und die Elemente sind unter Bildung einer einzigen integrierten Struktur verschweißt. Ein Bezugszeichen W bezeichnet ein Fenster. Der vorliegende Wagenkörper wird durch zwei Achsaggregate getragen. Ein Wagenkörper ist durch eine Kupplung mit einem benachbarten Wagenkörper verbunden.
Ein Unterrahmen 30 weist einen Bodenabschnitt, auf seinen beiden Seiten angeordnete Seitenschwellen 31 und ein Kopplungselement zum Verbinden der Kupplung auf. Der Bodenabschnitt besteht aus mehreren hohlen Formelementen 40, deren Extrudierrichtung jeweils in Längsrichtung des Wagenkörpers verläuft. Aus hohlen Formelementen gebildete Seitenschwellen 31 sind auf beiden Seiten des Unterrahmens in Breitenrichtung angeordnet. Jede Seitenschwelle 31 weist eine hohe Größe auf, hat eine größere Plattendicke und ist solide aufgebaut.
Ferner ist ein Kopplungselement zum Verbinden einer für das Verbinden der Wagenkörper verwendeten Kupplung auf der unteren Fläche beider Enden des Unterrahmens in Längsrichtung angeordnet. Das Kopplungselement besteht aus einer in Breitenrichtung des Wagenkörpers angeordneten Grundplatte 35, zwei Mittelschwellen 36, 36, welche sich von der Grundplatte 35 zum Ende des Wagenkörpers erstrecken, und einem Endbalken 39, der am Ende der Mittelschwellen 36, 36 angeordnet ist. Die beiden Mittelschwellen 36, 36 sind durch ein Element 38 verbunden. Die Mittelschwellen 36, 36 sind in der Nähe der Mitte des Wagenkörpers in Breitenrichtung angeordnet. Eine Kupplung zum Verbinden der Wagenkörper ist zwischen den beiden Mittelschwellen 36, 36 angeordnet. Weil die Kupplung dichter an dem Ende als das Element 38 verbunden ist, ist die Höhe der Mittelschwellen in diesem Endbereich größer als in den anderen Bereichen. Die vorstehend erwähnten Elemente sind durch Schweißen verbunden. Beide Enden der Grundplatte 35 sind an die Seitenschwellen 31, 31 geschweißt. Der Endbalken 39 ist an die Enden der mehreren hohlen Formelemente 40 geschweißt, und beide Enden des Endbalkens 39 sind an die Seitenfläche der Seitenschwellen 31 geschweißt.
Die hohlen Formelemente B (durch den schraffierten Abschnitt der 1 und 2 dargestellt), die an beiden Enden des Paars von Seitenstrukturen 10, der Dachstruktur 20 und des Unterrahmens 30, welche den Wagenkörper bilden, in Längsrichtung angeordnet sind, sind so ausgebildet, dass sie eine andere mechanische Eigenschaft haben als die hohlen Formelemente A, welche den Mittelabschnitt des Wagenkörpers bilden. Die hohlen Formelemente B bestehen aus einem Material, das weicher ist als das Material der hohlen Formelemente A, und die hohlen Formelemente B falten sich leicht zusammen, wenn eine Kollision auftritt, wodurch ein Schockabsorptionsmechanismus verwirklicht wird. Die Querschnittsformen der hohlen Formelemente A und B sind gleich. Die Enden des Wagenkörpers, woran die hohlen Formelemente B angeordnet sind, bilden den Fahrgastraum (einschließlich der Toilette, des Waschraums, des Besatzungsraums usw.).
Die Mittelschwellen 36 und die Seitenschwellen 31 innerhalb des Bereichs des Endes des Wagenkörpers, wo die hohlen Formelemente B angeordnet sind, sind auch so ausgebildet, dass sie sich, ähnlich den hohlen Formelementen B, bei einer Aufprallkraft leicht zusammenfalten. Die obere Platte und die Seitenplatten der Mittelschwellen 36 innerhalb des Bereichs B sind mit Langlöchern 36b versehen. Jede Mittelschwelle 36 weist eine kanalartige Querschnittsform ohne eine Bodenplatte auf. Jede Seitenschwelle 31 innerhalb des Bereichs B ist mit Langlöchern 31b, 31c, 31d, 31e, 31f versehen, die an den Frontplatten (den Frontplatten, die der Innenseite des Wagenkörpers zugewandt sind) mit Ausnahme der seitlichen Frontplatte, die dem Äußeren des Wagenkörpers zugewandt ist, ausgebildet sind. Der Grund, aus dem kein Langloch an der außenseitigen Frontplatte bereitgestellt ist, besteht darin, dass eine Beeinträchtigung des Aussehens verhindert werden soll. Ferner ist eine dünne Platte (nicht dargestellt) auf die Langlöcher 31e und 31f, die zum Äußeren des Wagenkörpers freistehen, geschweißt, um die Öffnung der Langlöcher zu verschließen. Dies soll verhindern, dass Wasser in die Innenseite der Seitenschwellen eintritt.
Die hohlen Formelemente, welche die Seitenstrukturen 10, die Dachstruktur 20 und den Unterrahmen 30 des Wagenkörpers bilden, umfassen hohle Formelemente B, B, die an beiden Endabschnitten in Längsrichtung angeordnet sind, und hohle Formelemente, welche die anderen Bereiche (den Mittelbereich) bilden. Die Länge des hohlen Formelements B kann beispielsweise etwa 100 bis 500 mm betragen. Das hohle Formelement B ist weicher als das hohle Formelement A. Das hohle Formelement B wird durch Wärmebehandlung aufgeweicht.
Diese Wärmebehandlung kann beispielsweise eine O-Materialbehandlung sein (O: Tempern des wärmebehandelten Metalls). Im Allgemeinen wird das extrudierte Formelement nach der Extrusion verschiedenen Wärmebehandlungen unter zogen. Falls das Material des extrudierten Formelements A6N01 ist, wird ein künstlicher Alterungs- und Härtungsprozess von T5 ausgeführt. Die Wärmebehandlung des O-Materials wird anschließend ausgeführt. Die Wärmebehandlung des O-Materials wird zwei Stunden lang bei 380 °C ausgeführt, und die Stärke ist 36,8 MPa. T5 hat eine Stärke von 245 MPa. Die Wärmebehandlung des O-Materials soll das hohle Formelement aufweichen. Die Dehnung des hohlen Formelements B ist größer als jene des hohlen Formelements A. Die Stärke des hohlen Formelements B ist kleiner als jene des hohlen Formelements A. Um das Element mit der nötigen Stärke und Weichheit zu versehen, kann auch eine andere Wärmebehandlung als die O-Materialbehandlung ausgeführt werden.
Die vorstehend erwähnte Wärmebehandlung kann nach dem Schneiden des hohlen Formelements B auf die gewünschte Länge ausgeführt werden, wie in 4 dargestellt ist, oder sie kann ausgeführt werden, während das hohle Formelement noch lang (nicht geschnitten) ist. Wenn das hohle Formelement lang ist, wird es nach der Wärmebehandlung auf die vorbestimmte Länge (B, B) geschnitten.
Das hohle Formelement A und die hohlen Formelemente B, B, die wie vorstehend erklärt behandelt wurden, werden durch Schweißen W₁ miteinander verschweißt, um ein hohles Formelement 40 mit einer Länge zu bilden, die der Gesamtlänge des Wagenkörpers entspricht. Die dementsprechend hergestellten hohlen Formelemente 40 werden Seite an Seite in Breitenrichtung (Umfangsrichtung des Wagenkörpers) angeordnet, wie in 5 dargestellt ist, und sie werden in der herkömmlichen Weise durch Schweißen W₂ verschweißt, wodurch der Unterrahmen 30, die Seitenstrukturen 10 und die Dachstruktur 20 gebildet werden. Wenn der Unterrahmen 30 gebildet wird, werden Verbindungselemente in der Art der Seitenschwellen 31, 31 und der Mittelschwelle 36 usw. verschweißt. Die Anzahl der in 1 auftretenden hohlen Formelemente 40 ist von der Anzahl der hohlen Formelemente 40 in 5 verschieden, weil die Anzahl der Elemente 40 in 1 verringert ist, um die Zeichnung zu vereinfachen.
Das Schweißen zwischen den hohlen Formelementen B und dem hohlen Formelement A wird mit Bezug auf die 6 und 7 erklärt. Wie weithin bekannt ist, weist das hohle Formelement 40 (A, B) zwei Frontplatten 41 und 42 und Verbindungsplatten 43 zum Verbinden der Frontplatten 41, 42 auf. Die Verbindungsplatten 43 sind geneigt, und die geneigten Platten 43, 43 sind fachwerkartig angeordnet. In manchen Fällen ist an den Endabschnitten, an denen ein hohles Formelement 40 an ein anderes hohles Formelement 40 geschweißt ist, die Platte, welche die zwei Frontplatten 41, 42 verbindet, nicht geneigt, sondern steht senkrecht zu den Frontplatten 41, 42.
Die Enden der hohlen Formelemente A und B können ineinander passen. An den Enden des hohlen Formelements A in Längsrichtung sind die Frontplatten 41 und 42 durch einen Schneidprozess entfernt, so dass die mehreren geneigten Elemente (Verbindungsplatten) 43 davon vorstehen. Andererseits ist das hohle Formelement B so ausgebildet, dass mehrere geneigte Elemente 43 am Endbereich entfernt sind. Die geneigten Elemente 43, die vom Ende des hohlen Formelements A vorstehen, können in den Raum zwischen den beiden Frontplatten 41, 42 des hohlen Formelements B eingefügt werden. Nachdem die Elemente A und B ineinander gepasst wurden, werden die Frontplatten 41 und 41 (42 und 42) von der Außenseite miteinander verschweißt. Weil die Elemente vor dem Schweißen ineinander gepasst werden, wird das Auftreten von Verbiegungen oder Höckern an der Verbindung unterdrückt, und die Schweißprozedur kann leicht ausgeführt werden.
Als nächstes wird ein anderes Verfahren zum Herstellen des Wagenkörpers mit Bezug auf 10 erklärt. Ein hohles Formelement, das eine Länge aufweist, die der Gesamtlänge des Wagenkörpers entspricht, wird verwendet, ohne dass die Länge des Elements in mehrere Teile unterteilt wird. Die beiden Endbereiche in dem langen hohlen Formelement werden wärme behandelt, während Abschnitte B mit vorbestimmten Längen zu erzeugen sind. Mögliche Verfahren für diese Wärmebehandlung können ein Verfahren zum teilweisen Erwärmen des langen hohlen Formelements innerhalb eines Heizofens oder ein Verfahren zum Ausführen einer Hochfrequenzhärtung und dergleichen, wobei das hohle Formelement teilweise erwärmt wird, um die gewünschte Eigenschaft zu erhalten, einschließen. Nach dem Bilden des hohlen Formelements mit einer Länge, die der Gesamtlänge des Wagenkörpers entspricht, wie vorstehend erwähnt wurde, werden die mehreren Elemente verschweißt, um den Unterrahmen zu bilden.
Wenn der Wagenkörper mit einem Hindernis zusammenstößt, fällt die Kupplung, die einen Wagenkörper mit einem anderen verbindet, durch den Aufprall herunter. Daher stößt der Endabschnitt eines Wagenkörpers gegen den Endabschnitt des benachbarten Wagenkörpers. Zuerst stößt der sich am Ende eines Wagenkörpers befindende Endbalken 39 gegen den Endbalken 39 des benachbarten Wagenkörpers. Dies führt zu einem Aufprall gegen die mehreren hohlen Formelemente 40, die Seitenschwellen 31 und die Mittelschwellen 36. Ferner wirkt die Aufprallkraft auf die Enden der Seitenstrukturen 10 und der Dachstruktur 20.
Weil der Endabschnitt des Wagenkörpers aus hohlen Formelementen B besteht, die weicher sind als die im Mittelbereich des Wagenkörpers angeordneten hohlen Formelemente A, verformen sich bei einem Aufprall die hohlen Formelemente B schneller als die anderen Abschnitte, die aus hohlen Formelementen A des Unterrahmens bestehen, wodurch der Aufprallschock verringert wird. Weil die Mittelschwellen 36 und die Seitenschwellen innerhalb des Bereichs des hohlen Formelements B mit Löchern versehen sind, um das Vermindern der Verformung zu unterstützen, verformen sich die Schwellen in ähnlicher Weise, wenn ein Aufprall auftritt, wodurch ermöglicht wird, dass sich die hohlen Formelemente B des Unterrahmens 30 verformen. Weiter verformen sich die Seitenstrukturen 10, 10 und die Dachstruktur 20 in ähnlicher Weise wie der Unterrahmen 30, weil ihre Endabschnitte mit weichen hohlen Formelementen B gebildet sind.
Die weichen hohlen Formelemente B befinden sich an den Enden des Wagenkörpers. Diese Endposition ist als der Bereich zwischen dem Endbalken 39 und dem Abschnitt, an dem die Höhe der Seitenschwellen 36 zunimmt (der Abschnitt in der Nähe des Elements 38 für die Kupplung), definiert. Dieser Bereich wird demgemäß unter Berücksichtigung des Einflusses auf die Fahrgäste und die Besatzung innerhalb des Wagenkörpers festgelegt. Weil an den Enden des Wagenkörpers Waschräume und Geräte existieren und weil der Endabschnitt nur einen sehr geringen Teil des ganzen Wagenkörpers einnimmt, ist der Einfluss auf die Fahrgäste verhältnismäßig gering. Ferner wird der vorstehend erwähnte Endbereich so festgelegt, dass, wenn Druckbelastungen am Wagenende normal auf den Wagenkörper einwirken, nur eine geringe Belastung auf diesen Endbereich einwirkt, wodurch die Stärke des ganzen Wagenkörpers nicht erheblich beeinflusst wird. Die Länge jedes hohlen Formelements B liegt innerhalb des Bereichs von etwa 100 bis 500 mm und fällt in den vorstehend erwähnten Bereich.
Die Schockabsorptionseigenschaft des hohlen Formelements B wird nun erklärt. Wenn eine Druckbelastung auf ein herkömmliches für Eisenbahnwagen verwendetes Material einwirkt, zeigt das Material normalerweise ein Lastverformungsverhalten, wie es in 11 dargestellt ist. Es werden drei mögliche Typen von Materialeigenschaften berücksichtigt, wie in 12 dargestellt ist, nämlich ein Material I mit einer hohen Festigkeit (in der Art einer Zugfestigkeit, Dehnungsfestigkeit), jedoch einer geringen Dehnung (brüchig), ein Material III mit einer kleineren Festigkeit, jedoch einer besseren Dehnung, und ein Material II mit einer Eigenschaft, die zwischen jenen der Materialien I und III liegt. Das durch die Kurve X (X₁, X₂) aus 11 dargestellte Material (das Material, das der Festigkeitseigenschaft I aus 12 entspricht) hat eine bessere Dehnungsbelastung, die Dehnungsbelastung fällt jedoch schnell ab, nachdem der Wert die Maximalbelastung übersteigt. Wenn das Material andererseits eine geringe Festigkeit und eine hohe Dehnung aufweist (das Material, das der Festigkeitseigenschaft III aus 12 entspricht), ist die maximale Dehnungsbelastung kleiner, die Dehnungsbelastung fällt jedoch nach dem Maximalwert nicht schnell ab, wie durch die gekrümmte Linie Y aus 11 dargestellt ist.
Die schraffierte Fläche, die der gekrümmten Linie Y entspricht, gibt die Bruchenergie dieses Materials an. Wenn die X-Kurve mit der Y-Kurve verglichen wird, ergibt sich, dass das Material mit einer geringeren Festigkeit, jedoch einer besseren Dehnung (in diesem Fall das durch die gekrümmte Linie Y dargestellte Material) entsprechend dem Verformungsverhalten nach dem Überschreiten der maximalen Dehnungsbelastung eine höhere Bruchenergie hat. Es ist wichtig, für das schockabsorbierende Element B ein Material mit einer solchen Festigkeitseigenschaft Y auszuwählen. Ein Material mit der Eigenschaft der Y-Kurve kann leicht erhalten werden, indem beispielsweise ein extrudiertes Element einer O-Materialbehandlung unterzogen wird.
Weil im Fall der gekrümmten Linie X das Material eine hohe Festigkeit und eine geringe Dehnung aufweist, kann die Dehnung des Elements nicht dem Ungleichgewicht der Spannung innerhalb des Querschnitts des Elements entsprechen, was zu einem teilweisen Brechen von ihm und zu einer schnellen Verringerung der Dehnungsbelastung führt. Andererseits ist im Fall der gekrümmten Linie Y die maximale Dehnungsbelastung des Elements kleiner als beim Material der Kurve X, weil die Dehnung des Materials jedoch größer ist, tritt eine plastische Verformung des Materials (Dehnung des Elements) auf, die teilweise der gestreuten Spannung innerhalb des Querschnitts des Materials entspricht, wodurch verhindert wird, dass die Dehnungsbelastung schnell abfällt. Dementsprechend kann sich das Material schnell verformen, während ein bestimmtes Niveau einer Dehnungsbelastung aufrechterhalten wird.
Wenn ein solches Material verwendet wird, verformt sich das hohle Formelement B vor den anderen Abschnitten A der hohlen Formelemente und faltet sich zusammen, wodurch der auf den Wagenkörper einwirkende Aufprall vermindert wird. Weil das Element B ferner aus einem hohlen Formelement besteht, hat es, verglichen mit der allgemeinen dünnen Plattenstruktur, eine höhere Biegesteifigkeit der inneren Platten und der äußeren Platten, und weil es eine Verbundstruktur aufweist, die zwei Frontplatten und Querplatten (geneigte Platten) aufweist, hat es eine höhere Bruchenergieabsorptionsfähigkeit bei einer Druckbelastung (je Einheit der ebenen Fläche).
Wenngleich sich das hohle Formelement B innerhalb des Fahrgastraums befindet, jedoch am Ende des Wagenkörpers angeordnet ist, wird der Einfluss auf die Fahrgäste als gering angesehen.
Die Enden der Mittelschwellen 36 und der Seitenschwellen 31 können auch durch eine Wärmebehandlung, ähnlich wie beim hohlen Formelement B, aufgeweicht werden. In diesem Fall können der Endabschnitt und der Mittelabschnitt des Elements entweder aus einem Element gebildet werden oder durch Verschweißen mehrerer Teile gebildet werden. Falls hohle Formelemente verwendet werden, werden die Teile aneinander gepasst, wie früher erklärt wurde.
Gemäß der vorstehend erwähnten Ausführungsform werden die Strukturkörper aus hohlen Formelementen gebildet, sie können jedoch auch durch dünne Platten und Rahmenelemente gebildet werden.
Der technische Schutzumfang der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die in den Ansprüchen oder in der Zusammenfassung der vorliegenden Erfindung verwendeten Begriffe beschränkt, sondern er umfasst beispielsweise den Bereich, in dem ein Fachmann auf der Grundlage der vorliegenden Offenbarung leicht Veränderungen vornehmen könnte.
Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente, welche beide Enden des Wagenkörpers mindestens des Unterrahmens in Längsrichtung bilden, aus einem Material bestehen, das weicher ist als das Material der Elemente, die den Längsmittelbereich des Wagenkörpers bilden, wodurch das Absorbieren des Schocks ermöglicht wird, ohne dass ein spezielles Element zum inneren Abschnitt oder zum Unterboden des Wagenkörpers hinzugefügt werden müsste. Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, einen Wagenkörper mit einer hohen Sicherheit bereitzustellen, der die Aufprallkraft auf die Fahrgäste und die Besatzung in dem Zug minimiert, wenn ein plötzlicher Zugunfall geschieht, ohne dass die Struktur des Wagenkörpers stark geändert wird.

Claims

Eisenbahnwagen mit einem Wagenkörper, der einen Unterrahmen (30), Seitenstrukturen (10) und eine Dachstruktur (20) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das bei der Bildung des Unterrahmens (30) an den beiden Enden des Eisenbahnwagenkörpers in Längsrichtung verwendete Material weicher als das bei der Bildung des Mittelabschnitts des Unterrahmens (30) bezüglich der Längsrichtung verwendete Material ist.
Eisenbahnwagen nach Anspruch 1, wobei ein Bodenabschnitt des Unterrahmens (30) durch in Längsrichtung verlaufende Elemente (40) ausgebildet ist und das bei der Bildung der Enden der Elemente (40) in Längsrichtung verwendete Material weicher als das bei der Bildung ihrer Mittelabschnitte in Längsrichtung verwendete Material ist.
Eisenbahnwagen nach Anspruch 1, wobei ein Bodenabschnitt des Unterrahmens und Seitenschwellen (31), die an beiden Seiten des Bodenabschnitts in der Breitenrichtung des Wagenkörpers angeordnet sind, aus in Längsrichtung verlaufenden Elementen (31, 40) gebildet sind und die bei der Bildung der beiden Enden der Elemente (31, 40) in Längsrichtung verwendeten Materialien weicher als die bei der Bildung ihrer Mittelabschnitte in Längsrichtung verwendeten Materialien sind.
Eisenbahnwagen nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, wobei, bei einer oder mehreren Mittelschwellen (36), die an der Unterseite des Unterrahmens (30) angeordnet sind und entlang der Längsrichtung des Eisenbahnwagenkörpers zur Verbindung mit einem Koppler verlaufen, das bei der Bildung der beiden Enden der Mittelschwellen (36) in Längsrichtung verwendete Material weicher als das bei der Bildung ihrer Mittelabschnitte in Längsrichtung verwendete Material ist.
Eisenbahnwagen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei in den Seitenstrukturen (10) und der Dachstruktur (20) die bei der Bildung ihrer Endabschnitte in Längsrichtung verwendeten Materialien weicher als die bei der Bildung ihrer Mittelabschnitte in Längsrichtung verwendeten Materialien sind.
Eisenbahnwagen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Unterrahmen (30) aus mehreren extrudierten hohlen Formelementen (31, 40) zusammengesetzt ist, die Extrudierrichtung der hohlen Formelemente (31, 40) die Längsrichtung des Eisenbahnwagens ist und die mehreren hohlen Formelemente (31, 40) entlang in der Längsrichtung verlaufender Kanten miteinander verschweißt sind und die hohlen Formelemente (31, 40) erste Teile, die aus dem weicheren Material zur Bildung der Endabschnitte des Unterrahmens in Längsrichtung gebildet sind, und zweite Teile, die aus dem Material zum Bilden des Mittelabschnitts des Unterrahmens in Längsrichtung gebildet sind, aufweisen.
Eisenbahnwagen nach Anspruch 6, wobei die ersten und die zweiten Teile getrennt voneinander aber miteinander verbunden sind.
Eisenbahnwagen nach Anspruch 7, wobei die ersten und die zweiten Teile der hohlen Formelemente (31, 40) jeweils zwei in einem Abstand zueinander angeordnete Frontplatten (41, 42) und ein die beiden Frontplatten miteinander verbindendes Verbindungselement (43) aufweisen, und an der Verbindungsstelle eines ersten Teils mit einem zweiten Teil (i) in einem des ersten und des zweiten Teils ein Endabschnitt des Verbindungselements (43) in Längsrichtung über die entsprechenden Enden der Frontplatten (41, 42) hinausragt, (ii) in dem anderen des ersten und des zweiten Teils die Endabschnitte der Frontplatten (41, 42) in Längsrichtung über das entsprechende Ende des Verbindungselements hinausragen und (iii) die Frontplatten (41, 42) des ersten Teils gegen die Frontplatten (41, 42) des zweiten Teils stoßen und diese in den Anstoßbereichen miteinander verschweißt sind.
Eisenbahnwagen nach Anspruch 6, wobei die ersten und die zweiten Teile jedes hohlen Formelements (31, 40) als ein einstückiges hohles Formelement gebildet sind.
Eisenbahnwagen nach Anspruch 6, wobei die Seitenstrukturen (10) und die Dachstruktur (20) jeweils aus mehreren weiteren extrudierten hohlen Formelementen zusammengesetzt sind, die Extrudierrichtung der mehreren weiteren hohlen Formelemente die Längsrichtung des Eisenbahnwagens ist, wobei die mehreren weiteren hohlen Formelemente miteinander verbunden sind, und die weiteren hohlen Formelemente jeweils erste Teile an ihren Endabschnitten in Längsrichtung aus Material aufweisen, das weicher ist als das Material eines zweiten Teils an ihren Mittelabschnitten in Längsrichtung.
Eisenbahnwagen nach Anspruch 10, wobei die ersten und die zweiten Teile jedes weiteren hohlen Formelements voneinander getrennt aber miteinander verschweißt sind.
Eisenbahnwagen nach Anspruch 11, wobei die ersten und die zweiten Teile der weiteren hohlen Formelemente jeweils zwei in einem Abstand zueinander angeordnete Frontplatten und ein die zwei Frontplatten miteinander verbindendes Verbindungselement aufweisen, und an der Verbindungsstelle eines ersten Teils mit einem zweiten Teil (i) in einem des ersten und des zweiten Teils ein Endabschnitt des Verbindungselements in Längsrichtung über die entsprechenden Enden der Frontplatten hinausragt, (ii) in dem anderen des ersten und des zweiten Teils die Endabschnitte der Frontplatten in Längsrichtung über das entsprechende Ende des Verbindungselements hinausragen und (iii) die Frontplatten des ersten Teils gegen die Frontplatten des zweiten Teils stoßen und diese an den Anstoßbereichen miteinander verschweißt sind.
Eisenbahnwagen nach Anspruch 10, wobei die ersten und die zweiten Teile jedes weiteren hohlen Formelements als ein einstückiges hohles Formelement gebildet sind.
Eisenbahnwagenformation umfassend mehrere miteinander verbundene Eisenbahnwagen nach einem der Ansprüche 1 bis 13.