EP0630797A1 - Niederflur-Schienenfahrzeug - Google Patents

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EP0630797A1
EP0630797A1 EP94109243A EP94109243A EP0630797A1 EP 0630797 A1 EP0630797 A1 EP 0630797A1 EP 94109243 A EP94109243 A EP 94109243A EP 94109243 A EP94109243 A EP 94109243A EP 0630797 A1 EP0630797 A1 EP 0630797A1
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EP
European Patent Office
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wheel
pairs
car body
low
wheels
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EP94109243A
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Theodor Gerstmeier
Gottfried Kubata
Hans-Peter Lang
Wolfgang-Dieter Dipl.-Ing. Richter
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Bombardier Transportation GmbH
Original Assignee
ABB Daimler Benz Transportation Schweiz AG
AEG Schienenfahrzeuge GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D3/00—Wagons or vans
    • B61D3/10—Articulated vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D13/00—Tramway vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F3/00—Types of bogies
    • B61F3/12—Types of bogies specially modified for carrying adjacent vehicle bodies of articulated trains
    • B61F3/125—Types of bogies specially modified for carrying adjacent vehicle bodies of articulated trains with more than one axle or wheel set
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F5/00—Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
    • B61F5/38—Arrangements or devices for adjusting or allowing self- adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves, e.g. sliding axles, swinging axles
    • B61F5/44—Adjustment controlled by movements of vehicle body

Definitions

  • the invention relates to a low-floor rail vehicle with the features of the preamble of claim 1.
  • the car bodies of which are gimbally movably connected at one point and by appropriate design of the coupling point can also transmit high buffer forces.
  • the car bodies of the at least two-part train are connected to one another via a flexible connecting element with a pivot point common to both car bodies.
  • Each car body is assigned a pair of wheels at the end of the joint, which is connected to the wheel pair of the adjacent car body via a frame.
  • the car bodies are mounted on the drive via their common connecting element, cradle and secondary suspension.
  • the pairs of wheels are designed as idler wheels which are connected to one another via a low-lying guide frame.
  • the object of the invention is to provide an articulated train as a low-floor rail vehicle with bogie-like drives.
  • a low-floor rail vehicle with a continuous, stepless and rampless central aisle in which adjacent car bodies are spatially movably connected to one another, with each car body end being assigned a wheel pair or wheel set and the wheel pairs with the wheel pairs or the wheel set of an adjacent car body are connected via a running gear frame or a bogie, and the wheel pairs or wheel sets can be driven or not driven, the wheel pairs are guided over the handlebars between the running gear or bogie frame and the car body in such a way that the wheel pairs are in Depending on the position of the car body in the curve, set it approximately or exactly radially.
  • the wheel pairs are longitudinally elastic via the primary suspension with the running gear or bogie frame and rigidly connected to the car body via the handlebars.
  • the pairs of wheels are connected in a longitudinally elastic manner to the undercarriage or bogie frame via the primary suspension and in a longitudinally elastic manner to the car body via links mounted in bushings with radial softness.
  • the longitudinal characteristics of the spring systems primary suspension and bush are matched so that coupled wheel pairs can adjust radially due to the wheel-rail geometry in the arc.
  • the wheel pairs By arranging the handlebars between the bogie or bogie frame and the car body, the wheel pairs maintain their radial setting even when traction forces are superimposed.
  • the back torque resulting from the start of the wheel on the outside of the arc can be compensated.
  • the pair of idler wheels is articulated via two handlebars, which are arranged between the guide frame and the car body, in such a way that radial adjustment in the track curve is favored.
  • the handlebars are arranged at an angle to the vehicle's longitudinal axis, the primary spring with defined longitudinal and transverse elasticity, e.g. As a flexicoil spring, the handlebars are equipped with elastic, gimbal-type bushings at both ends.
  • the car body or bearing-side elastic mounting of the handlebars is designed so that the longitudinal paths of at least the order of magnitude, as is the case with the wheel pair suspension with respect to the running gear frame, at a force level which is significantly smaller than the longitudinal force level at the wheel contact points resulting from the wheel-rail geometry. This does not impede the free radial setting of the free-running pair of wheels.
  • FIG. 1 and 2 show a low-floor rail vehicle consisting of several car bodies 1 connected by intermediate pieces 2.
  • the car bodies 1 are each assigned a wheel pair 3 at their ends, the wheel pairs 3 of adjacent car bodies 1 being connected to one another by a running gear frame.
  • FIG. 3 to 4 schematically show two car bodies 4, 4 ', 4'', 5, 5', 5 '' during an arc with a radius of 120 m (FIG. 3), with an arc with a radius of 350 m (FIG. 4 ) and when driving straight ahead (Fig. 5).
  • all handlebars 10 '' and 11 '' are in the same Angle between the car bodies 4 "and 5" arranged.
  • the handlebars 10, 10 'inside the bow turn out stronger than the handlebars 11, 11' outside the bow and cause the above-described parallel displacement of the radially set wheel pair.
  • the drive motors 8, 9 are still shown.
  • FIG. 6 and 7 show exploded views of wheel pairs with undercarriage frames 12, 12 '.
  • the wheels 18, 19, 18 ', 19' are guided as idler wheels on a wheel guide frame 16, 16 ', the gears 17, 17' in one case inside the wheel guide frame 16 'between the wheels 18', 19 '(FIG. 7 ) and in the other case outside the wheel guide frame 16 and the wheels 18, 19 are arranged.
  • the wheel guide frame 16, 16 ' is connected to the drive frame 12, 12' via the primary suspension 161, 161 ', e.g. a flexicoil suspension.
  • On the drive frame 12, 12 'on a on the secondary suspension 13, 13' from e.g.
  • Both car bodies are rotatably connected to this joint element, one car body rotating about the vertical axis and the other car body rotating about the transverse axis.
  • the shafts 21, 22, 21 ', 22' driven by the traction motor 20, 20 'act on the gears 17, 17'.
  • Connected to the wheel guide frame 16, 16 'via elastic, gimbal-movable bushes are the obliquely positioned links 24, 25, 24', 25 ', which are connected at their other end to the body of the vehicle via the same bushings.
  • Fig. 8 shows schematically the tuning of the resilient elements.
  • the drive frame 26 with the secondary suspension 34 is shown in the middle.
  • the longitudinal elasticity of the primary suspension 31 acts between the drive frame 26 and the wheel guide frames 27, 28 with the idler wheels 29, 30.
  • the longitudinal elasticity of the handlebar bearings (bushes 32) acts, both resilient elements being arranged in series with the wheel guide frame 27, 28 in the middle.

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Abstract

Bei einem Niederflur-Schienenfahrzeug mit einem stufenlosen Mittelgang, bei dem benachbarte Wagenkästen in einem Punkt räumlich beweglich miteinander verbunden sind, wobei jedem Wagenkastenende ein Radpaar oder Radsatz zugeordnet ist und die Radpaare mit den Radpaaren oder dem Radsatz eines benachbarten Wagenkastens über einen Laufwerksrahmen oder ein Drehgestell verbunden sind, und die Radpaare oder Radsätze angetrieben oder nicht angetrieben sein können, sind die Radpaare derart über Lenker zwischen Laufwerks- oder Drehgestellrahmen und Wagenkasten geführt, daß sich die Radpaare in Abhängigkeit von der Stellung des Wagenkastens im Gleisbogen annähernd oder exakt radial einstellen. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Niederflur-Schienenfahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
  • Triebzüge und Wagenzüge für den auf Vollbahnen betriebenen Nahverkehr weisen Fußbodenhöhen von 900 bis 1200 mm auf. Eine deutliche Reduzierung der Fußbodenhöhe auf 550 bis 750 mm hat einschneidende Konsequenzen auf die Ausbildung des Laufwerks. Insbesondere bei Triebzügen ist die Unterbringung der elektrischen Ausrüstung, vor allem des Antriebs, eine die räumliche Aufteilung und die Wagenkasten-Struktur beeinflussende Rahmenbedingung. Bisherige Lösungen oder Lösungsvorschläge beinhalten immer dann, wenn über die gesamte Zuglänge ein gleichförmig niedriger, nicht durch Stufen oder Rampen unterbrochener Fußboden vorgesehen ist, einen Verzicht auf die Ausbildung des Laufwerks als Drehgestell. So werden z.B. Einzelachslaufwerke, die an Gelenkportalen oder dem Wagenende angeordnet sind, oder Einzelradlaufwerke in Verbindung mit Portalen angewendet, bzw. vorgeschlagen. Die Nachteile von Einachs- oder Einzelradlaufwerken, wie unzureichende Radialeinstellung des vorlaufenden Radsatzes im Bogeneinlauf, unzureichende Abfederung und Geräuschisolierung, hohe Radsatzlast, Übertragung von Traktions-Reaktionsmomenten auf den Wagenkasten, können durch die Ausführung des Laufwerks als Drehgestell vermieden werden.
  • Aus der älteren Anmeldung DE P 42 13 948 ist die Ausführung eines Gelenkzuges bekannt, dessen Wagenkästen in einem Punkt kardanisch beweglich miteinander verbunden sind und durch entsprechende Ausbildung des Koppelpunktes auch hohe Pufferkräfte übertragen können. Die Wagenkästen des mindestens zweiteiligen Zuges sind über ein elastisches Verbindungselement mit einem beiden Wagenkästen gemeinsamen Drehpunkt miteinander verbunden. Jedem Wagenkasten ist am Gelenkende ein Radpaar zugeordnet, das mit dem Radpaar des benachbarten Wagenkastens über einen Rahmen verbunden ist. Die Wagenkästen sind über ihr gemeinsames Verbindungselement, Wiege und Sekundärfederung auf dem Laufwerk gelagert. Zur Erzielung eines durchgehend niedrigen Fußbodens sind die Radpaare als Losräder ausgebildet, die über einen tief liegenden Führungsrahmen miteinander verbunden sind.
  • Aus der DE 38 08 593 A1 ist die Ausführung eines Drehgestells bekannt, dessen angetriebene Radpaare durch eine tiefliegende Verbindungswelle mechanisch gekuppelt sind und so auch bei großen Raddurchmessern eine niedrige Anordnung des Fußbodens zwischen den Rädern ermöglicht wird. Bei der Ausführung als Triebdrehgestell sind die Räder eines Führungsrahmens über Getriebe und eine tiefliegende Welle torsionssteif miteinander verbunden.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, einen Gelenkzug als Niederflur-Schienenfahrzeug mit drehgestellähnlichen Laufwerken zu schaffen.
  • Erfindungsgemäß werden bei einem Niederflur-Schienenfahrzeug mit einem durchgehenden stufen- und rampenlosen Mittelgang, bei dem benachbarte Wagenkästen in einem Punkt räumlich beweglich miteinander verbunden sind, wobei jedem Wagenkastenende ein Radpaar oder Radsatz zugeordnet ist und die Radpaare mit den Radpaaren oder dem Radsatz eines benachbarten Wagenkastens über einen Laufwerksrahmen oder ein Drehgestell verbunden sind, und die Radpaare oder Radsätze angetrieben oder nicht angetrieben sein können, die Radpaare derart über Lenker zwischen Laufwerks- oder Drehgestellrahmen und Wagenkasten geführt, daß sich die Radpaare in Abhängigkeit von der Stellung des Wagenkastens im Gleisbogen annähernd oder exakt radial einstellen.
  • Nach einer Ausführung der Erfindung sind die Radpaare über die Primärfederung mit dem Laufwerks- oder Drehgestellrahmen längselastisch und über die Lenker starr mit dem Wagenkasten verbunden.
  • Nach einer anderen Ausführung der Erfindung sind die Radpaare über die Primärfederung längselastisch mit dem Laufwerks- oder Drehgestellrahmen und über in Buchsen mit radialer Weichheit gelagerte Lenker längselastisch mit dem Wagenkasten verbunden.
  • Bei dieser zweiten Ausführung erfolgt die Abstimmung der Längscharakteristik der Federsysteme Primärfederung und Buchse so, daß gekoppelte Radpaare sich aufgrund der Rad-Schiene-Geometrie im Bogen radial einstellen können. Die Radpaare behalten durch Anordnung der Lenker zwischen Laufwerks-, bzw. Drehgestellrahmen und Wagenkasten auch bei Überlagerung von Traktionskräften ihre radiale Einstellung bei. Durch überradiale Einstellung der elastisch angelenkten Radpaare in Abhängigkeit vom Bogenradius kann das aus dem Anlaufen des bogenäußeren Rades resultierende Rückdrehmoment kompensiert werden.
  • Das Losradpaar wird über zwei Lenker, die zwischen Führungsrahmen und Wagenkasten angeordnet sind, so angelenkt, daß eine radiale Einstellung im Gleisbogen begünstigt wird. Hierzu werden die Lenker gegenüber der Fahrzeuglängsachse schräg angeordnet, die Primärfeder mit definierter Längs- und Querelastizität, z.B. als Flexicoilfeder, ausgeführt und die Lenker an beiden Enden mit elastischen, kardanisch beweglichen Buchsen ausgestattet.
  • Die Wagenkasten- bzw. lagerseitige elastische Lagerung der Lenkerstangen ist so ausgeführt, daß die Längswege von mindestens der Größenordnung, wie bei der Radpaarfederung gegenüber dem Laufwerksrahmen vorhanden sind, bei einem Kraftniveau zuläßt, das deutlich kleiner ist, als das aus der Rad-Schiene-Geometrie resultierende Längskraftniveau an den Radaufstandspunkten. Damit wird die freie Radialeinstellung des freilaufenden Radpaares nicht behindert. Durch Anstellung der Lenkerstangen in einem definierten Winkel wird erreicht, daß Traktionskräfte das radial eingestellte Radpaar nur in Wirkrichtung der Traktionskräfte parallel verschieben, nicht jedoch drehen.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine Seitenansicht eines Niederflur-Schienenfahrzeugs;
    Fig. 2
    das Niederflur-Schienenfahrzeug in der Draufsicht, geschnitten;
    Fig. 3 bis 5
    die Einstellung der Radpaare bei Bogen- und Geradeausfahrt;
    Fig. 6 und 7
    angetriebene Radpaare mit Laufwerksrahmen und Lenkern;
    Fig. 8
    eine schematische Darstellung der federnden Komponenten.
  • Fig. 1 und 2 zeigen ein Niederflur-Schienenfahrzeug bestehend aus mehreren durch Zwischenstücke 2 verbundenen Wagenkästen 1. Den Wagenkästen 1 ist jeweils an ihren Enden ein Radpaar 3 zugeordnet, wobei die Radpaare 3 benachbarter Wagenkästen 1 durch einen Laufwerksrahmen miteinander verbunden sind.
  • Fig. 3 bis 4 zeigen schematisch zwei Wagenkästen 4, 4', 4'', 5, 5', 5'' bei einer Bogenfahrt mit Radius 120 m (Fig. 3), bei einer Bogenfahrt mit Radius 350 m (Fig. 4) und bei der Geradeausfahrt (Fig. 5). Bei der Geradeausfahrt sind alle Lenker 10'' und 11'' im gleichen Winkel zwischen den Wagenkästen 4'' und 5'' angeordnet. Bei der Bogenfahrt stellen sich die bogeninneren Lenker 10, 10' stärker aus, als die bogenäußeren Lenker 11, 11' und bewirken die oben beschriebene Parallelverschiebung des radial eingestellten Radpaares. In Fig. 3 sind noch die Antriebsmotoren 8, 9 dargestellt.
  • Fig. 6 und 7 zeigen Explosionsdarstellungen von Radpaaren mit Laufwerksrahmen 12, 12'. Die Räder 18, 19, 18', 19' sind als Losräder an einem Radführungsrahmen 16, 16' geführt, wobei die Getriebe 17, 17' im einen Fall innerhalb des Radführungsrahmens 16' zwischen den Rädern 18', 19' (Fig. 7) und im anderen Fall außerhalb des Radführungsrahmens 16 und der Räder 18, 19 angeordnet sind. Der Radführungsrahmen 16, 16' ist mit dem Laufwerksrahmen 12, 12' über die Primärfederung 161, 161', z.B. eine Flexicoilfederung, verbunden. Auf dem Laufwerksrahmen 12, 12' ist auf einer auf der Sekundärfederung 13, 13' aus z.B. Luftbälgen gelagerten Wiege 14, 14' ein Gelenkelement 15, 15' angeordnet, welches die räumlich bewegliche Verbindung der Wagenkästen in einem Punkt herstellt. Beide Wagenkästen sind an diesem Gelenkelement drehbeweglich angebunden, wobei der eine Wagenkasten sich um die Hochachse und der andere Wagenkasten sich um die Querachse dreht. Auf die Getriebe 17, 17' wirken die vom Fahrmotor 20, 20' angetriebenen Wellen 21, 22, 21', 22'. Mit dem Radführungsrahmen 16, 16' über elastische, kardanisch bewegliche Buchsen sind die schräg gestellten Lenker 24, 25, 24', 25' verbunden, die an ihrem anderen Ende über ebensolche Buchsen mit dem Wagenkasten verbunden sind.
  • Fig. 8 zeigt schematisch die Abstimmung der federnden Elemente. In der Mitte ist der Laufwerksrahmen 26 mit der Sekundärfederung 34 dargestellt. Zwischen dem Laufwerksrahmen 26 und den Radführungsrahmen 27, 28 mit den Losrädern 29, 30 wirkt die Längselastizität der Primärfederung 31. Zwischen den Radführungsrahmen 27, 28 wiederum und den Wagenkästen 33 wirkt die Längselastizität der Lenkerlager (Buchsen 32), wobei beide federnde Elemente jeweils mit dem Radführungsrahmen 27, 28 in der Mitte in Reihe angeordnet sind.

Claims (6)

  1. Niederflur-Schienenfahrzeug mit einem durchgehenden stufen- und rampenlosen Mittelgang,
    bei dem benachbarte Wagenkästen in einem Punkt räumlich beweglich miteinander verbunden sind,
    wobei jedem Wagenkastenende ein Radpaar oder Radsatz zugeordnet ist,
    und die Radpaare mit den Radpaaren oder dem Radsatz eines benachbarten Wagenkastens über einen Laufwerksrahmen oder ein Drehgestell verbunden sind, und die Radpaare oder Radsätze angetrieben oder nicht angetrieben sein können,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Radpaare derart über Lenker zwischen Laufwerks- oder Drehgestellrahmen und Wagenkasten geführt werden, daß sich die Radpaare in Abhängigkeit von der Stellung des Wagenkastens im Gleisbogen annähernd oder exakt radial einstellen.
  2. Niederflur-Schienenfahrzeug nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Radpaare über die Primärfederung mit dem Laufwerks- oder Drehgestellrahmen längselastisch und über die Lenker starr mit dem Wagenkasten verbunden sind.
  3. Niederflur-Schienenfahrzeug nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Radpaare über die Primärfederung längselastisch mit dem Laufwerks- oder Drehgestellrahmen und über in Buchsen mit radialer Weichheit gelagerte Lenker längselastisch mit dem Wagenkasten verbunden sind.
  4. Niederflur-Schienenfahrzeug nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Abstimmung der Längscharakteristik der Federsysteme Primärfederung und Buchse so erfolgt, daß gekoppelte Radpaare sich aufgrund der Rad-Schiene-Geometrie im Bogen radial einstellen können.
  5. Niederflur-Schienenfahrzeug nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Radpaare durch Anordnung der Lenker zwischen Laufwerks-, bzw. Drehgestellrahmen und Wagenkasten auch bei Überlagerung von Traktionskräften ihre radiale Einstellung beibehalten.
  6. Niederflur-Schienenfahrzeug nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß durch überradiale Einstellung der elastisch angelenkten Radpaare in Abhängigkeit vom Bogenradius das aus dem Anlaufen des bogenäußeren Rades resultierende Rückdrehmoment kompensiert wird.
EP94109243A 1993-06-22 1994-06-16 Niederflur-Schienenfahrzeug Expired - Lifetime EP0630797B1 (de)

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