EP1052155A1

EP1052155A1 - Schienenfahrzeug

Info

Publication number: EP1052155A1
Application number: EP00109964A
Authority: EP
Inventors: Fritz Fend
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-05-12
Filing date: 2000-05-11
Publication date: 2000-11-15

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine neuartige Ausbildung eines Schienenfahrzeugs bestehend aus mehreren gelenkig miteinander zu einem Zug verbundenen Einheiten, die jeweils wenigstens zwei Fahrwerkachsen mit jeweils zwei Laufrädern sowie Fahrantriebe aufweisen. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schienenfahrzeug gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 oder 3.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schienenfahrzeug aufzuzeigen, welches für den Einsatz auf bestehenden Schienenwegen- bzw. Strecken einsetzbar ist und einen im Vergleich zu bekannten Fahrzeugen verbesserten Betrieb ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Schienenfahrzeug entsprechend dem Patentanspruch 1 oder 3 ausgebildet.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in vereinfachter Darstellung und in Seitenansicht einen Zug gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine Darstellung ähnlich Fig. 1 zur Erläuterung der Neigetechnik des Zuges;

Fig. 3 in vereinfachter Darstellung einen Querschnitt durch den Rumpf eines Moduls im nichtgeneigten Zustand (Position a) und im geneigten Zustand (Position b);

Fig. 4 einen Teilquerschnitt durch ein Modul des Zuges der Fig. 1, zusammen mit einer schematisch dargestellten Radaufhängung;

Fig. 5 in vergrößerter Darstellung ein Rad des Zuges zusammen mit einem Schienenquerschnitt;

Fig. 6 in verschiedenen Positionen einen Sitz des Zuges der Fig. 1 bei unterschiedlichen Beschleunigungen (Positionen a - c);

Fig. 7 in vereinfachter Darstellung des Cockpit des Zuges der Figur 1;

Fig. 8 verschiedene Diagramme über den zeitlichen Verlauf des Weges (s), der Geschwindigkeit (v), der Beschleunigung (b) sowie der ersten Ableitung der Beschleunigung (b').

Der in den Figuren allgemein mit 1 bezeichnete und zum Fahren auf bestehenden Gleisanlagen bestimmte Zug setzt sich aus mehreren Modulen 2 bzw. 3 zusammen, die gelenkig mit einander verbunden sind und jeweils eine verhältnismäßig kurze Länge von beispielsweise vier bis fünf Metern aufweisen und von denen die an wenigstens einem Ende des Zuges 4 vorgesehenen Module 2 u.a. zur Energieversorgung und oder Aufbereitung sowie Steuerung der Fahrantriebe dienen, während die Module 3 als Nutz-Module unterschiedliche Funktionen haben, beispielsweise als Sitzmodule für Fahrgäste, als Sanitärmodule mit Einstiegsmöglichkeiten usw..

Jedes Modul 2 bzw. 3 besitzt vier Einzellaufräder 4, die zwei Fahrwerkachsen bilden und von denen in den Figuren 4 und 5 jeweils ein Rad dargestellt ist. Jedes Rad 4 ist durch einen eigenen Fahrantrieb (Motor) angetrieben, d.h. abweichend von der bisher üblichen Fahrwerks-Ausbildung bei Schienenfahrzeugen sind die beiden Räder 4 jeder Fahrwerkachse individuell und unabhängig voneinander angetrieben, und zwar jeweils durch ein Einzelradantrieb. Die notwendige Differenzialwirkung wird durch entsprechende elektronische Steuerung der Einzelradantriebe bewirkt. Wie die Figuren 4 und 5 zeigen, besitzen die Räder 4 abweichend von der üblichen Ausbildung von Schienenfahrzeugrädern eine im wesentlichen kreiszylinderförmige, die Radachse 5 umschließende Lauffläche 6, an die sich an einer Seite ein Radkranz 7 anschließt. Mit der Lauffläche 6 liegen die Räder 4 flächig auf der Schienenlauffläche oder -ebene 8 der Schiene 9 auf. Der üblichen Neigung (1:40) der Laufebene 8 von Schienen 9 angepaßt, sind auch die Radachsen 5 der einzelnen Räder 4 geneigt, so daß die flächige Auflage dieser Räder auf der Laufebene 8 der Schienen 9 erreicht wird. Hierdurch wird eine Erhöhung der Reibung zwischen den Rädern 4 und der Schienen 9 erreicht, was u.a. eine Reduzierung des Verschleißes der Räder, eine Erhöhung der Beschleunigung des Zuges 1 sowie eine erhöhte Bremswirkung möglich macht. Die Räder 4 besitzen Einzelradantrieb und Einzelradaufhängung. Durch die Einzelradaufhängung wird Platz außerhalb der jeweiligen Radebene zur Unterbringung weiterer Funktionselemente geschaffen.

Die Räder 4 sind mit ihren Antrieben, Bremsen usw. an einem nicht dargestellten Rahmen des jeweiligen Moduls 2 bzw. 3 vorgesehen. In diesem Rahmen ist dann der Aufbau oder Rumpf 10 des Moduls gehalten, und zwar bei den Modulen 3 um eine Achse 11 parallel zur Modullängsachse schwenkbar oder neigbar. Wie insbesondere auch die Figuren 3 und 4 zeigen, besitzt jeder Rumpf 10 eine kreiszylinderförmige Außenhaut 12, deren Achse mit der Achse 11 zusammenfällt. Auf einem Zwischenboden 13 sind dann in den Sitzmodulen die Sitze 14 und in anderen Modulen die entsprechenden Funktionselemente angeordnet. Jeder Rumpf 10 jedes Moduls 3 kann gesteuert von einer Steuereinrichtung durch einen Neigungsantrieb um die Achse 11 individuell geneigt werden. Die Module 2 sind nichtneigende Module.

Bei einer Kurvenfahrt erfolgt das Neigen der Rümpfe 10 in einer Weise, wie dies in der Figur 2 erläutert wird. Bei einer Einfahrt in eine Kurve werden beispielsweise gesteuert durch einen zentralen Sensor 15, der sich am vordersten Modul 2 befindet, die Module 3 zeitlich verzögert nach einander so geneigt, daß diese Module entsprechend der Fahrgeschwindigkeit und der jeweiligen Krümmung, den die Kurve an dem von dem betreffenden Modul 3 augenblicklichen passierten Ort aufweist, optimal geneigt wird, d.h. im einfachsten Fall beim Einfahren in eine Kurve werden die einzelnen Module 3 zeitlich nacheinander beginnend mit dem in Fahrtrichtung ersten Modul 3 geneigt. Beim Durchfahren einer gleichbleibenden Kurve besitzen dann sämtliche Module 3 eine gleichbleibende Neigung. Beim Herausfahren aus der Kurve werden dann die Module 3 zeitlich nacheinander, und zwar wieder beginnend mit dem im Fahrtrichtung ersten Modul 3 in die Ausgangslage zurückgeschwenkt.

Wie die Figur 3 verdeutlicht, besitzen die Module 3 auch im geneigten Zustand keine größere effektive Breite, d.h. sie ragen nicht weiter seitlich über das jeweilige Gleis hinaus als im nichtgeneigten Zustand. Dies wird durch die kreiszylinderförmige Ausbildung der Außenhaut 12 erreicht. Ein weiterer Vorteil besteht selbstverständlich darin, daß die Module 3 durch den kreisylinderförmigen Rumpf eine Hohe Festigkeit selbst bei geringem Gewicht aufweisen.

In der Figur 4 ist mit 16 eine seitliche Schürze bezeichnet, die ausgehend von dem Rumpf 10 über die Räder 4 nach unten reicht. Durch die Schürze 16 werden Fahrgeräusche wesentlich unterdrückt, aber auch durch Reduzierung des Luftwiderstandes hieraus resultierende Fahrgeräusche. Die Schürzen 16 können zumindest an den Einzelmodulen 2 zur Kühlung der dortigen für die Energieversorgung vorgesehenen Aggregate dienen. Die Schürzen 16 sind hierfür doppelwandig ausgebildet. Die Kühlung erfolgt dann durch reine Konvektion und Wärmeabstrahlung an die Umgebung ohne Lüfter, so daß auch laute Lüfter an den Modulen 2 vermieden werden können, was ebenfalls zur Reduzierung der Lärmentwicklung beiträgt.

In der Figur 6 ist nochmals ein Sitz 14 im einzelnen dargestellt. Dieser Sitz 14 ist durch einen Antrieb in seiner Neigung veränderbar, wie dies aus den Positionen a - c ersichtlich ist. Die Neigung des Sitzes wird durch Sensoren, die die Beschleunigung messen, gesteuert. Die Position a zeigt den Sitz 14 bei fehlender Beschleunigung. Die Position b zeigt den Sitz 14 bei einer Beschleunigung in der in dieser Figur mit dem Pfeil A angegebenen Fahrtrichtung. Die Position c zeigt den Sitz 14 bei einem Bremsen. Der Sitz 14 wird also exakt im erforderlichem Maß derart gesteuert, daß in jedem Zustand für den Fahrgast ein angenehmes Sitzes erreicht ist, wie dies in der Figur 6 mit der dortigen Flasche 17 angedeutet ist, die auf einem am Sitz 14 vorgesehenen Tisch steht.

Die Figur 7 zeigt in vereinfachter Darstellung das dort allgemein mit 18 angegebene Cockpit des Zuges 1. Dieses Cockpit befindet sich beispielsweise in einem Modul 3, welches sich hinter den Modulen 2 befindet. Dargestellt ist ein Fahrstand 19 mit Sitz 20 für die den Zug steuernde Person 21. Dem Sitz 20 gegenüber ist ein großflächiger Bildschirm 21 vorgesehen, der das Bild einer Kamera wiedergibt, die in Fahrtrichtung weisend am in Fahrtrichtung vorderen Ende des Zuges vorgesehen ist. Zwei kleinere Bildschirme 23 und 24 geben die Bilder jeweils einer Kamera wieder, die an den Seiten des Zuges 1 vorgesehen sind und einen Rückblick vom vorderen Ende zum rückwärtigen Ende des Zuges zeigen.

An den kleineren Bildschirmen und an weiteren Bildschirmen können aber auch Bilder wiedergegeben werden, die von ortsfest installierten Kameras, beispielsweise von Kameras an Bahnsteigen von außen mittels Fernübertragung auf die Bildschirme 23 und 24 übertragen werden. Die Bildschirme 22 - 24 sind beispielsweise mehrfach vorgesehen, um beim Ausfall eines Bildschirmes auf einen anderen umschalten zu können.

Hinter dem Sitz 20 ist ein Abteil gebildet, in welchem sich weitere Zugbegleiter aufhalten können. Mit 26 sind weiterhin zwei Fenster bezeichnet. Eine Besonderheit besteht darin, daß von einem Cockpit 18 aus der Zug 1 in beiden Fahrtrichtungen bedient wird, wobei lediglich die die Bilder für die Bildschirme 22 - 24 liefernden Kameras entsprechend umgeschaltet werden.

Entsprechend der Figur 8 erfolgt die Steuerung des Fahrantriebs für den Zug 1 in der Weise, daß auch die dritte Ableitung des Weges s nach der Zeit, d.h. die erste Ableitung der Beschleunigung b, d.h. die Kurve b' noch einen harmonischen Verlauf aufweist. Hiermit wird eine optimale Verträglichkeit von Beschleunigungen für Personen und auch lose Gegenstände im Zug erreicht.

Durch die beschriebene Steuerung des Zuges 1 von jeweils ein und demselben Cockpit 18 sowohl bei Vorwärtsfahrt als auch bei Rückwärtsfahrt ist es vermieden, daß bei Änderung der Fahrtrichtung die den Zug steuernde Person 21 das Cockpit wechseln muß. Hierdurch werden auch bei Kopfbahnhöfen kurze Haltezeiten möglich. Durch die Anordnung besonderer Einsteigmodule 3 mit extrem breiten Türen zwischen den Sitzmodulen 3 ist weiterhin auch ein schnelles Ein- und Aussteigen möglich, was ebenfalls zu einer Verkürzung von Halte- und Wartezeiten beiträgt.

Ein weiterer Vorteil des beschriebenen Zuges 1 besteht darin, daß die Module und dabei insbesondere auch die Module 3 extrem leicht gebaut werden könne, so daß auch hohe Beschleunigungen beim Anfahren erzielbar sind. Weiterhin hat die kurze Länge der Module 2 und 3 sowie die Möglichkeit einer Bauweise mit geringem Gewicht den Vorteil, daß bei Kurvenfahrten die jeweils an den Laufrädern 3 auf die Schienen 9 übertragenen Zentrifugal kräfte gegen über herkömmlichen Zügen wesentlich reduziert sind und damit auch höhere Fahrgeschwindigkeiten in Kurven möglich sind.

Bezugszeichenliste

1: Zug
2, 3: Modul
4: Rad
5: Radachse
6: Lauffläche
7: Radkranz
8: Laufebene
9: Schiene
10: Rumpf
11: Neigungsachse
12: Außenhaut
13: Zwischenboden
14: Sitz
15: Sensor
16: Schürze
17: Flasche
18: Cockpit
19: Fahrstand
20: Fahrstandsitz
21: Zugführer
22 - 24: Bildschirm
25: Abteil

Claims

Schienenfahrzeug bestehend aus mehreren gelenkig miteinander zu einem Zug (1) verbundenen Einheiten (2, 3), die jeweils wenigstens zwei Fahrwerkachsen mit jeweils zwei Laufrädern (4) sowie Fahrantriebe aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufräder (4) jeder Fahrwerkachse unabhängige Einzelräder sind, und daß für jedes Einzelrad ein eigener Antrieb vorgesehen ist.
Schienenfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Module (3) der zweiten Gruppe einen um die Längsachse (11) schwenk- oder neigbaren Rumpf (10) aufweisen, und daß Mittel zur Steuerung der Neigung in Abhängigkeit von wenigstens einem von einem Sensor gelieferten Signal, beispielsweise in Abhängigkeit von dem Radius einer Kurve und/oder der Fahrgeschwindigkeit aufweisen.
Schienenfahrzeug bestehend aus mehreren gelenkig miteinander zu einem Zug (1) verbundenen Einheiten (2, 3), die jeweils wenigstens zwei Fahrwerkachsen mit jeweils zwei Laufrädern (4) sowie Fahrantriebe aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Module (3) der zweiten Gruppe einen um die Längsachse (11) schwenk- oder neigbaren Rumpf (10) aufweisen, und daß Mittel zur Steuerung der Neigung in Abhängigkeit von wenigstens einem von einem Sensor gelieferten Signal, beispielsweise in Abhängigkeit von dem Radius einer Kurve und/oder der Fahrgeschwindigkeit aufweisen.
Schienenfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß sich der Zug (1) aus wenigstens zwei Gruppen von Einheiten bzw. Modulen (2, 3) zusammensetzt, von denen wenigstens ein erstes an der Spitze und/oder am Ende des Zuges (1) vorgesehenes Modul ein Energie-Modul (2) ist,
und/oder

daß die Module (3) einer zweiten Gruppe Nutzraum-Module, z.B. Fahrgast-Module, Fracht-Module, Sanitär-Module, Module für Ein- und Ausstieg und/oder Module mit einem Fahrstand sind,
wobei beispielsweise

die Energie-Module (2) nicht neigbare Module sind und/oder jede Einheit bzw. jedes Modul (2, 3), vorzugsweise jedes Modul der zweiten Gruppe lediglich zwei Fahrwerkachsen aufweist,und/oder die Module der zweiten Gruppe individuell geneigt werden können.
Schienenfahrzeug nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Module wenigstens einer Gruppe, vorzugsweise die Module wenigstens der zweiten Gruppe Laufräder aufweisen, deren Mittelachsen (5) derart geneigt sind, daß die Mittelachsen der beiden Laufräder (4) einer Fahrwerkachse einen stumpfen Winkel miteinander einschließen, der sich nach oben hin öffnet.
Schienenfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einzelradaufhängung für die Laufräder (4).
Schienenfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufräder eine kreiszylinderförmige Lauffläche (6) aufweisen.
Schienenfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch an den Seiten der Module (2, 3) vorgesehene, nach unten ragende und zumindest die Laufräder (4) teilweise abdeckende Schürzen, wobei beispielsweise zumindest an den Modulen der ersten Gruppe die Schürzen als Kühler ausgeführt sind.
Schienenfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einem zwischen den ersten und zweiten Modulen angeordneten Modul ein Cockpit (18) zum Steuern des Schienenfahrzeugs vorgesehen ist,
wobei beispielsweise im Cockpit Bildschirme (22 - 24) vorgesehen sind, an denen von Videokameras gelieferte Bilder, insbesondere auch das Bild einer an der Vorderseite des Schienenfahrzeugs in Fahrtrichtung blickenden Kamera wiedergegeben werden, wobei die Videokameras beispielsweise auf Infrarot umschaltbar sind, insbesondere zur Verbesserung der Videobilder bei schlechter Sicht.
Schienenfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Cockpit für beide Fahrtrichtungen vorgesehen ist, wobei die Kameras umschaltbar sind.