EP1771326A1 - Fahrwerkanlenkung zur verbesserten befahrung von trassierungsbedingten krümmungsänderungen - Google Patents

Fahrwerkanlenkung zur verbesserten befahrung von trassierungsbedingten krümmungsänderungen

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EP1771326A1
EP1771326A1 EP05758889A EP05758889A EP1771326A1 EP 1771326 A1 EP1771326 A1 EP 1771326A1 EP 05758889 A EP05758889 A EP 05758889A EP 05758889 A EP05758889 A EP 05758889A EP 1771326 A1 EP1771326 A1 EP 1771326A1
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EP
European Patent Office
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chassis
wka
rail vehicle
vehicle according
car body
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EP05758889A
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EP1771326B1 (de
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Martin Mongold
Stefan Greiner
Gerhard Kaserer
Robert Braun
Martin Josef Lechner
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Siemens AG Oesterreich
Original Assignee
Siemens Transportation Systems GmbH and Co KG
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Classifications

    • 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

Definitions

  • the invention relates to a rail vehicle in which a car body is coupled via at least one handlebar with a chassis in the vehicle longitudinal direction.
  • a rail vehicle of the type mentioned is known for example from DE 298 12 001 Ul.
  • chassis Under a chassis are understood in the present context driven as well as non-powered trolleys with two or four wheels that can be connected in pairs by a wheelset or run as a loose wheels.
  • the head ends of the chassis frame here are the end regions of the chassis frame located in or opposite the direction of travel of the rail vehicle.
  • the damping devices Due to the arrangement of the damping devices preferably acting transversely to the direction of travel at the head ends of the running gear, forces which are caused due to the curvature-induced changes in curvature in the rail plane can be reduced and evened out in the event of abruptly occurring boring and transverse movements.
  • the damping devices can be arranged symmetrically with respect to one another with respect to a plane running normal to the longitudinal center line of the running gear.
  • An advantageous variant of the invention provides that at least one damping device is arranged on each axle of the Fahrtechnik ⁇ frame.
  • each head carrier is connected via at least one damping device to the car body.
  • the car body can be advantageously connected via two with respect to a longitudinal center line of the chassis substantially symmetrically arranged handlebars with the chassis.
  • the damping device may be designed as a hydraulic, pneumatic or hydro-pneumatic damper.
  • Figure 1 is a plan view of a first variant of a chassis of a rail vehicle according to the invention.
  • Fig. 2 is a plan view of a second variant of a chassis of a rail vehicle according to the invention.
  • Fig. 3 is a plan view of a third variant of a chassis of a rail vehicle according to the invention
  • a rail vehicle SCH has a landing gear FAR with a chassis frame and a car body WKA.
  • the chassis FAR or the chassis frame is coupled via at least one link - in the embodiment shown here via two links LEI, LE2 - with the car body WKA in Vietnamese ⁇ longitudinal direction L. Ie. the projection of the longitudinal extension of the links LEI, LE2 in the Schienenebne E runs substantially parallel to the vehicle longitudinal direction L.
  • the handlebars of the chassis FAR on the car body WKA are transmitted via the handlebars of the chassis FAR on the car body WKA.
  • the chassis FAR shown in FIGS. 1, 2 and 3 has a chassis frame with longitudinal or axle carriers AT1, AT2, AT3, AT4 and a traverse TRA arranged between them.
  • the traverse TRA can be designed, for example, as a frame and in the case of a driven chassis carry a drive.
  • the links LEI, LE2 are connected at their chassis-side end to the track TRA, the links LEI, LE2 being arranged substantially symmetrically with respect to a longitudinal center line ⁇ of the chassis.
  • the chassis is in areas of the head ends KOl, KO2 of its undercarriage frame via Dämpfungseinrichtu ⁇ gen DEl, DE2, DE3, DE4, DE5, DE6, DE7, DE8, DE9, DlO whose Stilwirk therapiesskomponenten preferably lie in a plane parallel to the rail plane and transverse to the direction of travel F. or obliquely arranged in space, directly connected to the car body WKA.
  • a damper is the largest, from a vectorial decomposition of the direction of action of the built-damper according to an orthogonal Koor ⁇ dinatensystem laid by the chassis, whose origin coincides with the center of the respective considered damper understood, component!
  • Each damping device DE1, DE2, DE3, DE4, DE5, DE6, DE7, DE8, DE9, D10 is thus arranged so that it acts primarily in a plane lying parallel to the rail plane transverse to the direction of travel.
  • the Hauptwirkraumskomponenten all damping devices lie substantially in a common plane.
  • the main directions of action of the damping devices DE1, DE2, DE3, DE4, DE5, DE6, DE7, DE8, DE9, D10 can thus run ver ⁇ both in a plane parallel to the rail plane and obliquely in the space between the chassis frame and the car body WKA.
  • the main components of the damping devices DE1, DE2, DE3, DE4, DE5, DE6, DE7, DE8, DE9, D10 extend in a plane parallel to the rail plane substantially normal to the travel direction of the rail vehicle.
  • the Dämpfungseinrichüingen DEl, DE2, DE3, DE4, DE5, DE6, DE7, DE8, DE9, D10 are designed as per se known hydraulic, pneumatic or hydropneumatic dampers, wherein the damping properties of the damper DEl, DE2, DE3, DE4, DE5, DE6, DE7, DE8, DE9, D10 can be designed for the moments which are determined by the arrangement and design of the links LEI, LE2.
  • damping devices DE1, DE2, DE3, DE4, DE5, DE6, DE7, DE8, DE9, D10 are arranged symmetrically with respect to one another with respect to a plane E 'extending normal to the longitudinal center line ⁇ of the running gear FAR, in order to achieve the most uniform possible force reduction To ensure the entire chassis FAR and so minimize the occurring spas ⁇ peaks.
  • axle carriers AT1, AT2, AT3, AT4 are connected to one another via two crossbeams, which are referred to below as head crossbeams KT1, KT2.
  • the two head crossbeams KT1, KT2 are in this case connected via a respective damping device DE1, DE2 directly to the car body WKA.
  • the two damping devices DEI, DE2 are arranged so that they act in the manner described above transversely to the direction of travel.
  • the vehicle has a substantially Ei ⁇ shaped chassis frame, wherein the chassis frame is connected at each of its free ends via at least one damping device DE3, DE4, DE5, DE6 with the car body WKA.
  • each of the axle carrier ATl, AT2, AT3, AT4 is connected directly at its free ends to the car body WKA via a damping device.
  • damping devices DE3, DE4, DE5, DE6 are fastened with their chassis-side ends to the outer sides of the axle carriers AT1, AT2, AT3, AT4 running parallel to the direction of travel.
  • the main operating directions of the damping devices DE7, DE8, DE9, DE10 are oblique in the space between the chassis FAR and the car body WKA.
  • a particularly favorable force reduction can be achieved by the symmetrical arrangement of the damping devices DE7, DE8, DE9, DE10, as in FIG. 2 with DE3, DE4, DE5, DE6.
  • FIGS. 1, 2 and 3 a combination of the two embodiments illustrated in FIGS. 1, 2 and 3 is also possible in principle.
  • spring elements ZF1, ZF2, ZF3, ZF4 interacting with the traverse TRA of the chassis FAR can be provided on the vehicle body WKA in order to influence the turning of the chassis FAR relative to the vehicle body WKA.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Body Structure For Vehicles (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)

Abstract

Schienenfahrzeug (SCH), bei welchem ein Wagenkasten (WKA) über zumindest einen Lenker (LE1, LE2) mit einem Fahrwerk (FAR) in Fahrzeuglängsrichtung (L) gekoppelt ist, wobei das Fahrwerk (FAR) in Bereichen der Kopfenden (KO1, K02) seines Fahrwerkrahmens je über Dämpfungseinrichtungen (DE1, DE2) deren Hauptwirkrichtungskomponenten je in einer zu der Schienenebene parallelen Ebene liegen und quer zur Fahrtrichtung (F) oder schräg im Raum zwischen dem Fahrwerksrahmen und dem Wagenkasten WKA verlaufen, mit dem Wagenkasten (WKA) verbunden ist.

Description

FAHRWERKANLENKUNG ZUR VERBESSERTEN BEFAHRUNG VON TRASSIERUNGSBEDINGTEN
KRÜMMUNGSÄNDERUNGEN
Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug, bei welchem ein Wagenkasten über zumindest einen Lenker mit einem Fahrwerk in Fahrzeuglängsrichtung gekoppelt ist.
Ein Schienenfahrzeug der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der DE 298 12 001 Ul bekannt geworden.
Unter einem Fahrwerk werden in dem vorliegenden Zusammenhang angetriebene als auch nicht angetriebene Fahrwerke mit zwei oder vier Rädern verstanden, die paarweise durch eine Radsatzwelle verbunden oder auch als Losräder ausgeführt sein können.
Bei herkömmlichen Fahrwerken, wie sie unter anderem aus der oben zitierten Druckschrift bekannt geworden sind, können beim Befahren von trassierungsbedingten Krümmungsän¬ derungen (Änderung* der Krümmung der Trasse in der Schienenebene) hohe Kraftspitzen und Beschleunigungen im Fahrzeug auftreten, die sich negativ auf das Fahrzeug und das Gleis auswirken können.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, die oben genannten Nachteile zu überwinden.
Diese Aufgabe wird mit einem Schienenfahrzeug der eingangs genannten Art erfindungs¬ gemäß dadurch gelöst, dass das Fahrwerk in Bereichen der Kopfenden seines Fahrwerkrah¬ mens je über Dämpfungseinrichtungen deren Hauptwirkrichtungskomponenten je in einer zu der Schienenebene parallelen Ebene liegen und quer zur Fahrtrichtung oder schräg im Raum zwischen dem Fahrwerksrahmen und dem Wagenkasten verlaufen, mit dem Wagen¬ kasten verbunden ist.
Als Kopfenden des Fahrwerkrahmens werden hierbei die in bzw. entgegen der Fahrtrich¬ tung des Schienenfahrzeuges gelegenen Endbereiche des Fahrwerkrahmens bezeichnet.
Durch die Anordnung der vorzugsweise quer zur Fahrtrichtung wirkenden Dämpfungsein¬ richtungen an den Kopfenden des Fahrwerks können aufgrund der wirksamen Hebelarme, durch trassierungsbedingte Krümmungsänderungen in der Schienenebene verursachte Kräfte bei abrupt auftretende Ausdreh- und Querbewegungen abgebaut und vergleichmä¬ ßigt werden. Um einen möglichst gleichmäßigen Abbau der auftretenden Kräfte bzw. Momente zu ge¬ währleisten, können die Dämpfungseinrichtungen in Bezug auf eine normal zur Längsmit¬ telgeraden des Fahrwerks verlaufende Ebene symmetrisch zueinander angeordnet sein.
Eine vorteilhafte Variante der Erfindung sieht vor, dass an jedem Achsträger des Fahrwerk¬ rahmens zumindest eine Dämpfungseinrichtung angeordnet ist.
Gemäß einer weiteren günstigen Ausführungsform der Erfindung weist der Fahrwerksrah- men an jedem seiner Kopfenden einen Kopfträger auf, wobei jeder Kopfträger über zumin¬ dest eine Dämpfungseinrichtung mit dem Wagenkasten verbunden ist.
Um die Ausdrehsteifigkeit zwischen Wagenkasten und Fahrwerk/ Drehgestell in geeigneter Form an die jeweiligen Anforderungen anzupassen, können zusätzlich in Längsrichtung wirkende Federelemente - welche einen definierten Spalt und vorzugsweise eine progressi¬ ve Steifigkeits-Charakteristik aufweisen, angeordnet werden.
Der Wagenkasten karm vorteilhafterweise über zwei bezüglich einer Längsmittelgeraden des Fahrwerks im wesentlichen symmetrisch zueinander angeordnete Lenker mit dem Fahrwerk verbunden sein.
Weiters kann die Dämpfungseinrichtung als hydraulischer, pneumatischer oder hydro- pneumatischer Dämpfer ausgebildet sein.
Die Erfindung samt weiterer Vorteile wird im Folgenden anhand einiger nicht einschrän¬ kender Ausführungsbeispiele näher erläutert, welche in der Zeichnung dargestellt sind. In dieser zeigen schematisch:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erste Variante eines Fahrwerks eines erfindungsgemäßen Schienenfahrzeuges;
Fig. 2 eine Draufsicht auf eine zweite Variante eines Fahrwerks eines erfindungsgemäßen Schienenfahrzeuges und
Fig. 3 eine Draufsicht auf eine dritte Variante eines Fahrwerks eines erfindungsgemäßen Schienenfahrzeuges
Gemäß Fig. 1, 2 und 3 weist ein erfindungsgemäßes Schienenfahrzeug SCH ein Fahrwerk FAR mit einem Fahrwerksrahmen und einen Wagenkasten WKA auf. Das Fahrwerk FAR bzw. der Fahrwerksrahmen ist über mindestens einen Lenker - in der hier dargestellten Ausführungsform über zwei Lenker LEI, LE2 - mit dem Wagenkasten WKA in Fahrzeug¬ längsrichtung L gekoppelt. D. h. die Projektion der Längserstreckung der Lenker LEI, LE2 in die Schienenebne E verläuft im wesentlichen parallel zur Fahrzeuglängsrichtung L. Somit werden in bzw. gegen die Fahrtrichtung auftretenden Antriebs- und Bremskräfte über die Lenker von dem Fahrwerk FAR auf den Wagenkasten WKA übertragen.
Das in Fig. 1, 2 und 3 dargestellte Fahrwerk FAR weist einen Fahrwerksrahmen mit Längs¬ bzw. Achsträgern ATl, AT2, AT3, AT4 und eine zwischen diesen angeordneten Traverse TRA auf. Die Traverse TRA kann beispielsweise als Rahmen ausgebildet sein und im Fall eines angetriebenen Fahrwerks einen Antrieb tragen. In den dargestellten Ausführungsfor¬ men der Erfindung sind die Lenker LEI, LE2 an ihrem fahrwerkseitigen Ende mit der Tra¬ verse TRA verbunden, wobei die Lenker LEI, LE2 bezüglich einer Längsmittelgeraden λ des Fahrwerks im wesentlichen symmetrisch zueinander angeordnet sind.
Das Fahrwerk ist in Bereichen der Kopfenden KOl, KO2 seines Fahrwerkrahmens je über Dämpfungseinrichtuήgen DEl, DE2, DE3, DE4, DE5, DE6, DE7, DE8, DE9, DlO deren Hauptwirkrichtungskomponenten vorzugsweise in einer zur Schienenebene parallelen Ebene liegen und quer zur Fahrtrichtung F verlaufen bzw. schräg im Raum angeordnet sind, direkt mit dem Wagenkasten WKA verbunden. Unter Hauptwirkrichtungskomponente eines Dämpfers wird hierbei die größte, aus einer vektoriellen Zerlegung der Wirkrichtung des eingebauten Dämpfers gemäß einem durch das Fahrwerk gelegten orthogonalen Koor¬ dinatensystem, dessen Ursprung mit dem Mittelpunkt des jeweils betrachteten Dämpfers zusammenfällt, resultierende Komponente verstanden! Jede Dämpfungseinrichtung DEl, DE2, DE3, DE4, DE5, DE6, DE7, DE8, DE9, DlO ist somit so angeordnet, dass sie in erster Linie in einer parallel zur Schienenebene liegenden Ebene quer zur Fahrtrichtung wirkt. Günstigerweise liegen die Hauptwirkrichtungskomponenten aller Dämpfungseinrichtungen im wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene.
Die Hauptwirkrichtungen der Dämpfungseinrichtungen DEl, DE2, DE3, DE4, DE5, DE6, DE7, DE8, DE9, DlO können somit sowohl in einer zur Schienenebene parallelen Ebene als auch schräg im Raum zwischen dem Fahrwerksrahmen und dem Wagenkasten WKA ver¬ laufen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verlaufen die Hauptwirkrichtungs¬ komponenten der Dämpfungseinrichrungen DEl, DE2, DE3, DE4, DE5, DE6, DE7, DE8, DE9, DlO in einer zur Schienenebene parallelen Ebene im wesentlichen normal zu der Fahrtrich¬ tung des Schienenfahrzeuges. Bevorzugterweise sind die Dämpfungseinrichüingen DEl, DE2, DE3, DE4, DE5, DE6, DE7, DE8, DE9, DlO als an sich bekannte hydraulische, pneumatische oder hydropneumatische Dämpfer ausgebildet, wobei die Dämpfungseigenschaften der Dämpfer DEl, DE2, DE3, DE4, DE5, DE6, DE7, DE8, DE9, DlO auf die durch die Anordnung und Bauart der Lenker LEI, LE2 bestimmten, auftretenden Momente ausgelegt werden können.
Weiters sind die Dämpfungseinrichtungen DEl, DE2, DE3, DE4, DE5, DE6, DE7, DE8, DE9, DlO in Bezug auf eine normal zur Längsmittelgeraden λ des Fahrwerks FAR verlaufende Ebene E' symmetrisch zueinander angeordnet, um einen möglichst gleichmäßigen Kraftab¬ bau über das gesamte Fahrwerk FAR zu gewährleisten und so die auftretenden Belastungs¬ spitzen zu minimieren.
In der in Fig. 1 dargestellten Variante der Erfindung sind die Achsträger ATl, AT2, AT3, AT4 über zwei im Folgenden als Kopfquerträger KTl, KT2 bezeichnete Querträger mitein¬ ander verbunden.
Die beiden Kopfquerbräger KTl, KT2 sind hierbei über je eine Dämpfungseinrichtung DEl, DE2 direkt mit dem Wagenkasten WKA verbunden. Die beiden Dämpfungseinrichtungen DEl, DE2 sind so angeordnet, dass sie auf die oben beschriebene Art quer zur Fahrtrichtung wirken.
Nach der Ausführungsform nach Fig. 2 weist das Fahrzeug einen im wesentlichen Ei¬ förmigen Fahrwerksrahmen auf, wobei der Fahrwerksrahmen an jedem seiner freien Enden über je zumindest eine Dämpfungseinrichtung DE3, DE4, DE5, DE6 mit dem Wagenkasten WKA verbunden ist. Somit ist jeder der Achsträger ATl, AT2, AT3, AT4 an seinen freien Enden mit dem Wagenkasten WKA über einen Dämpfungseinrichtung direkt verbunden.
In der hier dargestellten Ausführungsform der Erfindung sind die Dämpfungseinrichtungen DE3, DE4, DE5, DE6 mit ihren fahrwerkseitigen Enden an den parallel zur Fahrtrichtung verlaufenden Außenseiten der Achsträger ATl, AT2, AT3, AT4 befestigt.
Im Unterschied zu der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung verlaufen bei der in Fig. 3 dargestellten Variante die Hauptwirkrichtungen der Dämpfungseinrichtungen DE7, DE8, DE9, DElO schräg im Raum zwischen dem Fahrwerk FAR und dem Wagenkasten WKA. Auch hier kann durch die zueinander symmetrische Anordnung der Dämpfungseinrichtun¬ gen DE7, DE8, DE9, DElO wie bei Fig. 2 mit DE3, DE4, DE5, DE6 ein besonders günstiger Kraftabbau erzielt werden.
Natürlich ist auch eine Kombination der beiden in Fig. 1, 2 und 3 dargestellten Ausführungs¬ formen prinzipiell möglich.
Weiters können in den oben beschriebenen Ausführungsformen an dem Wagenkasten WKA mit der Traverse TRA des Fahrwerks FAR zusammenwirkende Federelemente ZFl, ZF2, ZF3, ZF4 vorgesehen sein, um das Ausdrehen des Fahrwerks FAR gegenüber dem Wagen¬ kasten WKA zu beeinflussen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Schienenfahrzeug (SCH), bei welchem ein Wagenkasten (WKA) über zumindest ei¬ nen Lenker (LEI, LE2) mit einem Fahrwerk (FAR) in Fahrzeuglängsrichtung (L) ge¬ koppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrwerk (FAR) in Bereichen der Kopfenden (KOl, KO2) seines Fahrwerkrahmens je über Dämpfungseinrichtungen (DEl, DE2, DE3, DE4, DE5, DE6, DE7, DE8, DE9, DElO) deren Hauptwirkrichtungs- komponenten je in einer zu der Schienenebene parallelen Ebene liegen und quer zur Fahrtrichtung (F) oder schräg im Raum zwischen dem Fahrwerksrahmen und dem Wagenkasten (WKA) verlaufen, mit dem Wagenkasten (WKA) verbunden ist.
2. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungs¬ einrichtungen (DEl, DE2, DE3, DE4, DE5, DE6, DE7, DE8, DE9, DElO) in Bezug auf eine normal zur Längsmittelgeraden (λ) des Fahrwerks verlaufende Ebene (E') sym¬ metrisch zueinander angeordnet sind.
3. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem Achsträger (ATl, AT2, AT3, AT4) des Fahrwerkrahmens zumindest eine Dämp¬ fungseinrichtung (DE3, DE4, DE5, DE6, DE7, DE8, DE9, DElO) angeordnet ist.
4. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrwerksrahmen an jedem seiner Kopfenden (KOl, KO2) einen Kopfträger (KTl, KT2) aufweist, wobei jeder Kopfträger (KTl, KT2) über zumindest eine Dämp¬ fungseinrichtung (DEl7 DE2) mit dem Wagenkasten (WKA) verbunden ist.
5. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Wagenkasten (WKA) mit einer Traverse (TRA) des Fahrwerks (FAR) zusam¬ menwirkende Zusatzfederelemente (ZFl, ZF2, ZF3, ZF4) vorgesehen sind.
6. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wagenkasten (WKA) über zumindest zwei bezüglich einer Längsmittelgeraden (λ) des Fahrwerks im wesentlichen symmetrisch zueinander angeordnete Lenker (LEI, LE2) mit dem Fahrwerk (FAR) verbunden ist.
7. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinrichtungen (DEl, DE2, DE3, DE4, DE5, DE6, DE7, DE8, DE9, DElO) als hydraulische, pneumatische oder hydropneumatische Dämpfer ausgebildet sind.
8. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens zwei Achsträgern (ATl, AT2, AT3, AT4) des Fahrwerkrahmens zumindest eine Dämpfungseinrichtung (DE3, DE4, DE5, DE6, DE7, DE8, DE9, DElO) angeordnet ist.
9. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wagenkasten (WKA) über zumindest einen in der Längsmittelgeraden (λ) des Fahrwerks liegenden Ebene angeordneter Lenker mit dem Fahrwerk (FAR) verbun¬ den ist.
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