EP2277762B1

EP2277762B1 - Schienenfahrzeug mit Crashabsorber-Anordnung, insbesondere Straßenbahn

Info

Publication number: EP2277762B1
Application number: EP10090007.5A
Authority: EP
Inventors: Roman Solmaz; Martin Langer
Original assignee: Bombardier Transportation GmbH
Current assignee: Alstom Transportation Germany GmbH
Priority date: 2009-07-24
Filing date: 2010-07-23
Publication date: 2015-04-15
Anticipated expiration: 2030-07-23
Also published as: ES2541593T3; EP2277762A3; EP2277762A2; PL2277762T3; DE102009034682A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug mit Crashabsorber-Anordnung, insbesondere eine Straßenbahn. Die Crashabsorber-Anordnung weist ein Aufprallelement auf, das eine Aufprallfläche für einen Aufprall des Schienenfahrzeugs bildet. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen einer Crashabsorber-Anordnung für ein Schienenfahrzeug, insbesondere für eine Straßenbahn.
Fahrerkabinen für Schienenfahrzeuge sind üblicherweise als Metallkonstruktion ausgeführt und müssen bestimmten sicherheitstechnischen Anforderungen genügen, um im Fall einer Kollision mit einem anderen Fahrzeug oder einem Gegenstand zumindest weitgehend unversehrt zu bleiben, so dass die Person oder Personen in der Fahrerkabine geschützt sind. Die Fahrerkabine ist Teil des so genannten Wagenkastens des Schienenfahrzeugs.
Es ist bekannt, Wagenkästen mit plastisch deformierbaren Zonen als Energieabsorber auszurüsten. Bei einem Crash werden diese Zonen deformiert, wobei Stoßenergie für die Deformierung benötigt und daher absorbiert wird. Derartige Zonen werden auch als irreversible Crashabsorber bezeichnet. Beispiele sind wabenförmige Aluminiumstrukturen. Daneben sind auch reversible Crashabsorber gebräuchlich, die Stoßenergie absorbieren können, dabei jedoch nicht irreversibel verformt werden. Beispiele sind Kolben-/ Zylindereinheiten, wobei der Zylinder mit einer Flüssigkeit und/oder einem Elastomer gefüllt ist.
Zum technischen Umfeld wird auf die US 2008/0250965 A1 und die DE 10 2004 016 216 A1 verwiesen.
Die für einen Crash von Schienenfahrzeugen gültige europäische Norm EN 15227 betrifft Schienenfahrzeuge desselben Typs. Eine Kollision solcher Schienenfahrzeuge führt daher dazu, dass die für den Aufprall vorgesehenen Aufprallflächen auf gleicher Höhe liegen. Die von den Aufprallelementen (z.B. bügelförmiges Element) gebildeten Aufprallflächen sind in der Regel nicht Außenoberflächen des Fahrzeugs. Vielmehr weist das Fahrzeug meist noch eine zusätzliche Hülle auf.
In den letzten Jahren wurden Straßenbahnen und andere Schienenfahrzeuge für den öffentlichen Nahverkehr überwiegend als Niederflurfahrzeuge konstruiert. Entsprechende Aufprallflächen liegen daher in der Regel niedriger als bei älteren Fahrzeugen. Auf denselben Streckennetzen verkehren daher häufig Fahrzeuge mit Aufprallflächen auf unterschiedlichen Höhen.
Die Anmelderin hat bereits Überlegungen angestellt, bei Niederflurfahrzeugen zusätzlich irreversible Crashabsorber vorzusehen, die mit Aufprallflächen auf einer Höhe kombiniert sind, die der Höhe von Aufprallflächen älterer Schienenfahrzeuge entspricht. Z.B. können damit Kollisionen bei Geschwindigkeiten von 4 bis 6 km/h zufriedenstellend abgefangen werden.
Allerdings ist für die zusätzlichen Crashabsorber auf dem größeren Höhenniveau zusätzlicher Platz erforderlich, der entweder die Baulänge des Fahrzeugs vergrößert oder den für die Fahrerkabine zur Verfügung stehenden Platz oder den Fahrgastraum verkleinert. Auch können Kollisionen bei höheren als den genannten Geschwindigkeiten nicht mehr zufriedenstellend abgefangen werden.
Ein weiterer Nachteil von irreversiblen Crashabsorbern ist die Tatsache, dass die Crashabsorber nach Gebrauch ausgetauscht werden müssen. Hinzu kommt noch der Reparaturaufwand für weitere, bei der Kollision beschädigte Teile. Es könnte nun überlegt werden, die irreversiblen Crashabsorber auf dem größeren Höhenniveau gegen reversible Crashabsorber auszutauschen. Dafür würde jedoch noch mehr Bauraum benötigt werden, der wiederum den Innenraum des Fahrzeugs verkleinert oder die Fahrzeuglänge vergrößert.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schienenfahrzeug mit einer Crashabsorber-Anordnung anzugeben, die bei geringem Raumbedarf Kollisionen an Aufprallflächen in unterschiedlichen Höhen ermöglicht, ohne den Fahrer zu gefährden. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein entsprechendes Herstellungsverfahren zum Herstellen einer Crashabsorber-Anordnung für Schienenfahrzeuge anzugeben.
Es ist ein grundlegender Gedanke der vorliegenden Erfindung, die Crashabsorber-Anordnung so auszugestalten, dass bei einem Stoß auf die obere, höher gelegene Aufprallfläche Stoßenergie sowohl von einem Crashabsorber der höheren Aufprallfläche als auch von einem Crashabsorber der tiefer gelegenen Aufprallfläche absorbiert wird. Hierzu wird die höhere Aufprallfläche mit dem Crashabsorber der tieferen Aufprallfläche gekoppelt. Somit kann Stoßenergie nicht nur von dem Crashabsorber der höher gelegenen Aufprallfläche, sondern auch von dem Crashabsorber der tiefer gelegenen Aufprallfläche aufgenommen werden. Insgesamt kann daher bei geringem Verlust an Bauraum auf Höhe der höheren Aufprallfläche viel Stoßenergie absorbiert werden. Z.B. bei Straßenbahnen können daher Kollisionsgeschwindigkeiten von 15 km/h zufriedenstellend gehandhabt werden, ohne den Wagenkasten irreparabel zu beschädigen.
Wenn hier von Aufprallflächen die Rede ist, befinden sich diese Aufprallflächen üblicherweise im Front- und Heckbereich des Schienenfahrzeugs, da es um Kollisionen in Fahrtrichtung oder gegen Fahrtrichtung geht. Die Aufprallflächen können unterschiedlich gestaltet sein. Z.B. weisen ältere Straßenbahnen auf Höhen von 60 cm bis 1 m jeweils oberhalb der Fahrschienen Stoßpuffer oder anders gestaltete Aufprallflächen auf. Moderne Straßenbahnen dagegen weisen auf niedrigem Niveau von ca. 40 bis 50 cm über den Fahrschienen Stoßbügel auf, die hinter oder mit ihrer in Fahrtrichtung vorne liegenden Außenoberfläche eine Aufprallfläche definieren. Dabei können die Stoßbügel entsprechend der üblichen gerundeten Form von Straßenbahnen konvex gekrümmt sein. Es wird nun bevorzugt, auch die Aufprallfläche auf dem höheren Niveau, die für eine Kollision mit insbesondere älteren Fahrzeugen ausgelegt ist, als Stoßbügel auszuführen.
Mit der auf höherem Niveau liegenden (zweiten) Aufprallfläche wird vorzugsweise zumindest ein Crashabsorber kombiniert, der auf dem gleichen Höhenniveau wie die zweite Aufprallfläche liegt. Z.B. können hinter dem Stoßbügel ein oder mehrere irreversible Crashabsorber angeordnet sein, so dass bei einem Aufprall auf die zweite Aufprallfläche der oder die irreversiblen Crashabsorber gegen eine hinter diesen liegende Fläche gedrückt werden und verformt werden. Diese Fläche wird wiederum von einem Teil oder Teilen des Fahrzeug-Wagenkastens gebildet oder an dem Wagenkasten abgestützt. Das Teil oder die Teile leiten die dabei auftretenden Kräfte in entsprechend stabile Teile des Wagenkastens ein, so dass zunächst lediglich die irreversiblen Crashabsorber verformt werden, bis sie keine Stoßenergie mehr aufnehmen können. Aufgrund der Kopplung der zweiten Aufprallfläche mit zumindest einem Crashabsorber der tiefer gelegenen ersten Aufprallfläche wird aber außerdem Stoßenergie auf dem Höhenniveau der ersten Aufprallfläche absorbiert. Auf dem höheren Niveau wird daher weniger Bauraum benötigt, der z.B. für die Fahrerkabine zur Verfügung steht.
Unabhängig von der Art des zumindest einen Crashabsorbers der zweiten Aufprallfläche wird es bevorzugt, dass der Crashabsorber auf dem Höhenniveau der ersten Aufprallfläche ein reversibel verformbarer, d.h. ein so genannter reversibler, Crashabsorber ist. Dies schließt nicht aus, dass zusätzlich noch ein oder mehrere irreversible Crashabsorber auf der Höhe der ersten Aufprallfläche angeordnet sind. Diese nehmen vorzugsweise jedoch erst dann Stoßenergie auf, wenn der reversible Crashabsorber oder die reversiblen Crashabsorber der ersten Aufprallfläche keine Stoßenergie mehr aufnehmen können. Dem liegt der Gedanke zugrunde, dass auf dem tieferen Niveau der ersten Aufprallfläche in der Regel sehr viel mehr Bauraum zur Verfügung steht, so dass dort reversible Crashabsorber eingesetzt werden können.
Wenn in dieser Anmeldung davon die Rede ist, dass mit einer Aufprallfläche oder einem Aufprallelement, das eine Aufprallfläche bildet, ein Crashabsorber kombiniert ist oder mit dem Aufprallelement verbunden ist, dann ist damit ein Crashabsorber gemeint, der ungefähr auf derselben Höhe liegt, wie die Aufprallfläche bzw. das Aufprallelement. Dagegen führt die erfindungsgemäße Kopplung der zweiten Aufprallfläche mit zumindest einem Crashabsorber der ersten Aufprallfläche dazu, dass Stoßenergie beim Aufprall auf die zweite Aufprallfläche in einen tiefer gelegenen Crashabsorber eingeleitet wird. Auf Wege der Kopplung wird noch näher eingegangen.
Insbesondere wird Folgendes vorgeschlagen: Ein Schienenfahrzeug mit Crashabsorber-Anordnung, insbesondere Straßenbahn, wobei

ein erstes Aufprallelement, das eine erste Aufprallfläche für einen Aufprall des Schienenfahrzeugs bildet, auf einer ersten Höhe angeordnet ist,
ein zweites Aufprallelement, das eine zweite Aufprallfläche für einen Aufprall des Schienenfahrzeugs bildet, auf einer zweiten, über der ersten Höhe liegenden Höhe angeordnet ist,
mit dem ersten Aufprallelement zumindest ein erster Crashabsorber verbunden ist, der bei einem Aufprall auf die erste Aufprallfläche Stoßenergie absorbiert,
mit dem zweiten Aufprallelement zumindest ein zweiter Crashabsorber verbunden ist, der bei einem Aufprall auf die zweite Aufprallfläche Stoßenergie absorbiert,
das zweite Aufprallelement mit dem ersten Crashabsorber gekoppelt ist, sodass bei einem Aufprall auf die zweite Aufprallfläche Stoßenergie zusätzlich auch von dem ersten Crashabsorber absorbierbar ist.

Die Kopplung kann auf unterschiedliche Weise ausgeführt sein. Insbesondere kann die Kopplung des zweiten Aufprallelements mit dem ersten Crashabsorber derart ausgestaltet sein, dass Stoßenergie bei einem Aufprall auf das zweite Aufprallelement zunächst von dem zweiten Crashabsorber absorbiert wird, bevor auch der erste Crashabsorber Stoßenergie absorbiert. Vorzugsweise jedoch wird Stoßenergie beim Aufprall auf das zweite Aufprallelement gleichzeitig von dem zumindest einen ersten Crashabsorber und dem zumindest einen zweiten Crashabsorber absorbiert.
Grundsätzlich kann die mechanische Ausführung der Kopplung auf unterschiedliche Weise erfolgen. Gemäß den beigefügten Ansprüchen wird jedoch eine in Stoßrichtung verlaufende Linearführung (z.B. eine Stange) verwendet. Beim Aufprall führt die Linearführung eine lineare Bewegung eines an dem zweiten Aufprallelement befestigten zweiten Koppelelements. Die Linearführung ist insbesondere so stabil ausgeführt, dass sie im Crashfall funktionsfähig bleibt, d.h. Bewegungen zuverlässig in der beabsichtigten Richtung führt. Vorzugsweise ist eine zweite Linearführung vorgesehen, die die beim Stoß auf das zweite Aufprallelement von diesem ausgeführte Bewegung in Richtung der Längsachse des Fahrzeugs führt, damit die erste Linearführung die mechanische Koppelung zu den Crashabsorbern des ersten Aufprallelements zuverlässig ausführen kann. Die zweite Linearführung kann zum Beispiel zusätzlich zu den Crashabsorbern des zweiten Aufprallelements vorhanden sein. Es ist jedoch auch möglich, dass reversible Crashabsorber des zweiten Aufprallelements die zweite Linearführung bilden, z. B. an einander gegenüberliegenden seitlichen Enden des zweiten Aufprallelements.
Das zweite Koppelelement ist z.B. ein sich von der Höhe des zweiten Aufprallelements nach unten erstreckendes Element, welches bei der Ausführung der Linearführung als Stange eine Bohrung aufweist, so dass es in Längsrichtung der Stange verschieblich ist, wobei sich die Stange durch die Bohrung hindurch erstreckt. Auch an dem ersten Aufprallelement kann zusätzlich ein solches Koppelelement, im Folgenden "erstes Koppelelement" genannt, angeordnet sein. Bei der Ausführung der Linearführung als Stange erstreckt sich das erste Koppelelement von der Höhe des ersten Aufprallelements nach oben auf die Höhe der Stange. Die Stange ist also auf einer Höhe zwischen der Höhe des ersten und des zweiten Aufprallelements angeordnet und erstreckt sich vorzugsweise in etwa horizontaler Richtung. Die Kopplung weist in jedem Fall einen Anschlag auf, an den das zweite Koppelelement bei der linearen Bewegung anschlägt, so dass Stoßenergie auch von dem ersten Crashabsorber absorbierbar ist. Über den Anschlag überträgt das zweite Koppelelement eine Kraft auf den ersten Crashabsorber, so dass der erste Crashabsorber Stoßenergie aufnimmt.
Die Befestigung des zweiten Koppelelements an dem zweiten Aufprallelement muss nicht dauerhaft sein. Unter Befestigung wird vielmehr verstanden, dass das zweite Koppelelement in einer Position fixiert ist, in der bei einem Aufprall das zweite Aufprallelement Aufprallkraft bzw. Stoßkraft auf das zweite Koppelelement übertragen kann.
Der Anschlag ist vorzugsweise als das erste Koppelelement ausgeführt. Dies bedeutet, dass das zweite Koppelelement bei einem Aufprall auf das zweite Aufprallelement Kraft über das erste Koppelelement auf den zumindest einen ersten Crashabsorber in Höhe des ersten Aufprallelements ausübt.
Alternativ oder zusätzlich kann der Anschlag, an den das zweite Koppelelement bei der linearen Bewegung anschlägt, entlang der Linearführung linear beweglich sein. Ferner kann ein Endanschlag an der Linearführung vorgesehen sein, über den hinaus eine von der Linearführung geführte Bewegung nicht mehr möglich ist. Z.B. kann bei Erreichen des Endanschlages Stoßenergie über diesen Endanschlag auf einen zusätzlichen irreversiblen Crashabsorber übertragen werden und von diesem absorbiert werden, wobei der zusätzliche Crashabsorber vorzugsweise ein dem ersten Aufprallelement zugeordneter erster Crashabsorber ist, d.h. sich auf Höhe des ersten Aufprallelements befindet. Dies hat den Vorteil, dass während der Linearbewegung, die von der Linearführung geführt wird, zunächst Stoßenergie von einem reversiblen ersten Crashabsorber absorbiert wird und nur dann, wenn dieser nicht mehr Stoßenergie aufnehmen kann und der Endanschlag erreicht ist, der irreversible Crashabsorber aktiviert wird, d.h. Energie aufnimmt.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist an dem ersten Aufprallelement ein drittes Koppelelement befestigt, das bei einem Aufprall auf das erste Aufprallelement entlang der Linearführung linear beweglich ist und nach entsprechender Linearbewegung an dem zweiten Koppelelement anschlägt, so dass Stoßenergie auch von dem zweiten Crashabsorber absorbierbar ist. Das dritte Koppelelement erstreckt sich bei der Ausführungsform der Kopplung als Stange von dem Höhenniveau des ersten Aufprallelements nach oben auf das Höhenniveau der Stange und weist eine Durchgangsbohrung auf, durch die sich die Stange hindurch erstreckt. Bei einem Aufprall auf das erste Aufprallelement verschiebt sich das dritte Koppelelement auf der Stange. Dabei nimmt der zumindest eine erste Crashabsorber, der vorzugsweise ein reversibler Crashabsorber ist, Stoßenergie auf. Wenn das dritte Koppelelement an dem zweiten Koppelelement anschlägt, wird über das zweite Koppelelement Kraft auf den zumindest einen zweiten Crashabsorber übertragen und bei der weiteren Linearbewegung, die von der Linearführung geführt wird, Stoßenergie auch von dem zumindest einen zweiten Crashabsorber absorbiert. Daher kann der an sich für die Altfahrzeuge gedachte zweite Crashabsorber insbesondere bei besonders hoher Stoßenergie auf das erste Aufprallelement mit zum Abfangen des Stoßes genutzt werden.
In vielen Fällen soll das Schienenfahrzeug an dem Ende, an dem sich die Crashabsorber-Anordnung befindet, mit einem anderen Schienenfahrzeug gekoppelt werden können, z.B. um zwei oder mehr Schienenfahrzeuge in so genannter Doppeltraktion betreiben zu können. In diesem Fall wird eine Kupplungseinrichtung benötigt, um die Schienenfahrzeuge miteinander kuppeln zu können. Die Kupplungsvorrichtung kann für den ungekuppelten Zustand eingeklappt werden. Da sich bei der Crashabsorber-Anordnung jedoch Aufprallelemente auf verschiedenen Höhen befinden, ist der Zugang zu der eingeklappten Kupplungsvorrichtung erschwert. Daher wird vorgeschlagen, dass das erste Aufprallelement mittels zumindest einer horizontal verlaufenden Schwenkachse verschwenkbar ist, insbesondere nach oben. In dem verschwenkten Zustand kann die Kupplungsvorrichtung ausgeklappt werden und das Fahrzeug mit einem anderen Fahrzeug gekuppelt werden. Vorzugsweise bleibt das erste Aufprallelement solange in der verschwenkten Stellung, bis die Kupplungsvorrichtung wieder eingeklappt wird. Die Kupplungsvorrichtung erstreckt sich in dem ausgeklappten Zustand vorzugsweise auf der Höhe des ersten Aufprallelements, wenn dieses nicht nach oben verschwenkt ist.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen einer Crashabsorber-Anordnung für ein Schienenfahrzeug, insbesondere Straßenbahn, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

Anordnen eines ersten Aufprallelements, das eine erste Aufprallfläche für einen Aufprall des Schienenfahrzeugs bildet, auf einer ersten Höhe,
Anordnen eines zweiten Aufprallelements, das eine zweite Aufprallfläche für einen Aufprall des Schienenfahrzeugs bildet, auf einer zweiten, über der ersten Höhe liegenden Höhe,
Verbinden zumindest eines ersten Crashabsorbers, der bei einem Aufprall auf die erste Aufprallfläche Stoßenergie absorbiert, mit dem ersten Aufprallelement,
Verbinden zumindest eines zweiten Crashabsorbers, der bei einem Aufprall auf die zweite Aufprallfläche Stoßenergie absorbiert, mit dem zweiten Aufprallelement,
Koppeln des zweiten Aufprallelements mit dem ersten Crashabsorber, sodass bei einem Aufprall auf die zweite Aufprallfläche Stoßenergie zusätzlich auch von dem ersten Crashabsorber absorbierbar ist.

Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Verfahrens ergeben sich aus der Beschreibung von Ausgestaltungen und Ausführungsbeispielen des Schienenfahrzeugs mit Crashabsorber-Anordnung.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Die einzelnen Figuren der Zeichnung zeigen:

Fig. 1: schematisch in dreidimensionaler Darstellung eine Crashabsorber-Anordnung, die an tragenden Teilen eines Schienenfahrzeugs, insbesondere einer Straßenbahn, befestigt ist,
Fig. 2: die Crashabsorber-Anordnung gemäß Fig. 1 in Seitenansicht, wobei die erfindungsgemäße Kopplung weggelassen ist, um einen Schwenkmechanismus zum Hochschwenken eines Stoßbügels gut sichtbar darzustellen,
Fig. 3: eine Darstellung der Anordnung gemäß Fig. 1 und Fig. 2, wobei jedoch eine Kupplungsvorrichtung ausgeklappt ist und der untere Stoßbügel nach oben verschwenkt ist und sich ungefähr auf der Höhe des oberen Stoßbügels befindet und wobei ähnlich wie in Fig. 1 Teile der Schwenkmechanik weggelassen sind,
Fig. 4: schematisch eine Seitenansicht eines Teils der Crashabsorber-Anordnung gemäß Fig. 1 bis Fig. 3, wobei ein Ausgangszustand der Kopplungseinrichtung dargestellt ist,
Fig. 5: die Darstellung gemäß Fig. 4, wobei jedoch die Kopplungseinrichtung in einem Zustand ist, der die Folge eines Aufpralls auf den oberen Stoßbügel ist,
Fig. 6: die Darstellung gemäß Fig. 4, wobei jedoch die Kopplungseinrichtung in einem Zustand ist, der die Folge eines Aufpralls auf den unteren Stoßbügel ist,
Fig. 7: eine Teildarstellung der Anordnung gemäß Fig. 1 bis Fig. 3 von rechts (d.h.die Vorderseite des Schienenfahrzeugs befindet sich rechts in der Figur), wobei eine leicht veränderte Mechanik zum Verschwenken des unteren Stoßbügels um horizontale Schwenkachsen in einer Schwenkposition dargestellt ist, die nahe der Position für die Aufnahme von Stößen liegt,und
Fig. 8: die Mechanik gemäß Fig. 7, wobei jedoch die Schwenkmechanik in einem Zustand ist, in dem der untere Stoßbügel nach oben verschwenkt ist.

Fig. 1 zeigt Teile des Wagenkastens eines Schienenfahrzeugs, insbesondere einer Straßenbahn. Tragende Teile des Wagenkastens sind pauschal mit dem Bezugzeichen 9 bezeichnet und befinden sich in Fig. 1 überwiegend in der rechten und oberen Bildhälfte. Links in Fig. 1 ist ein unterer Stoßbügel 3 erkennbar. Er bildet an seiner nach links vorne weisenden Oberfläche eine erste Aufprallfläche. Im Ausführungsbeispiel einer Straßenbahn entspricht die Höhe des ersten Stoßbügels 3 der Höhe entsprechender Crashvorrichtungen von anderen Straßenbahnen aus jüngerer Zeit.
Über dem ersten Stoßbügel 3 und leicht in Fahrtrichtung zurückversetzt befindet sich ein zweiter Stoßbügel 5, der in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel im Gegensatz zum ersten Stoßbügel 3 nicht rund geformt ist, sondern geradlinige Segmente aufweist. Abhängig von dem Design des Fahrzeugs und z. B. abhängig von der Position der Scheinwerfer kann der zweite Stoßbügel auch anders (z. B. rund wie der erste Stoßbügel) geformt sein. Vorzugsweise ist an beiden Stoßbügeln ein Aufkletterschutz gemäß der europäischen Norm EN 15227 vorgesehen. In dem mittleren geradlinigen Segment verläuft die von dem zweiten Stoßbügel 5 gebildete Aufprallfläche senkrecht zur Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs. Beide Stoßbügel 3, 5 verlaufen in horizontaler Richtung. Sie sind symmetrisch zur vertikalen Mittelebene des Schienenfahrzeugs, welche die Längsrichtung des Schienenfahrzeugs enthält. Die Stoßbügel 3, 5 sind vorzugsweise aus Metallprofilen oder als hochfestes Aluminium-Frästeil gefertigt und beim Aufprall formstabil gegenüber den noch zu beschreibenden Crashabsorbern, die sich beim Aufprall reversibel oder irreversibel verformen sollen. Die Stoßbügel 3, 5 sind insbesondere so ausgestaltet, dass sie Kräfte an ihren seitlichen Enden über Crashabsorber in den Wagenkasten einleiten. Darüber hinaus können optional auch im mittleren Bereich oder anderen Bereichen der Stoßbügel 3, 5 zusätzliche Crashabsorber angeordnet sein. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist dies bei dem oberen Stoßbügel 5 der Fall. Hinter dem mittleren geradlinigen Segment des Stoßbügels 5 befinden sich zwei irreversible Crashabsorber 15b, 15c. Darüber hinaus befindet sich an den seitlichen Enden des Stoßbügels 5 jeweils ein weiterer irreversibler Crashabsorber 15a, 15d. Die Crashabsorber 15 sind in dem Ausführungsbeispiel als Aluminium-Wabenstrukturen ausgeführt. Es kommen jedoch auch andere Crashabsorber zur Kombination mit dem oberen Stoßbügel 5 in Frage. Z.B. bei ausreichendem Bauraum an den seitlichen Enden könnten dort alternativ oder zusätzlich reversible Crashabsorber angeordnet sein. Die in dem Ausführungsbeispiel gezeigten irreversiblen Crashabsorber 15b, 15c im mittleren Bereich des obere Stoßbügels 5 stützen sich an der in Fahrtrichtung nach vorne weisenden Außenfläche eines weiteren bügelförmigen Teils 7 ab, wobei die äußeren Enden des bügelförmigen Teils 7 ausgenommen sind, um die äußeren Crashabsorber 15a, 15d teilweise aufzunehmen.
Der untere Stoßbügel 3 ist an seinen seitlichen, äußeren Enden über jeweils einen kombinierten reversiblen und irreversiblen Crashabsorber 13 mit einem in Fahrtrichtung dahinter liegenden Teil 10 des Wagenkastens abgestützt. In Fig. 1 ist davon nur der vorne im Bild liegende Crashabsorber 13 erkennbar. Der hintere Crashabsorber 13 ist in der gewählten perspektivischen Darstellung durch Bereiche des oberen Stoßbügels 5 verdeckt. Der reversibel verformbare Teil des Crashabsorbers 13 ist mit dem Bezugszeichen 13a bezeichnet. Ein im Wesentlichen rotationssymmetrischer Teil, dessen Rotationsachse in Fahrtrichtung orientiert ist, wird bei einem Aufprall auf den unteren Stoßbügel 3 gegen eine elastische Rückstellkraft, im Ausführungsbeispiel die elastische Kraft eines Elastomers, in Fahrtrichtung nach hinten verschoben. Wie noch näher erläutert wird, ist dabei jedoch ein Anschlag vorgesehen, bei dessen Erreichen der mit 13b bezeichnete irreversible Teil des Crashabsorbers 13 aktiviert wird, d.h. beginnt Stoßenergie zu absorbieren.
Unten in der Mitte von Fig. 1 ist die Kopplungsmechanik 11 dargestellt, die noch näher erläutert wird. Ferner ist in etwa demselben Bereich der Fig. 1 ein Teil der Verschwenkmechanik dargestellt, mit der der untere Stoßbügel 3 um eine horizontale Achse nach oben verschwenkt werden kann, um die Kupplungsvorrichtung auszuklappen und einzuklappen. Teile dieser Verschwenkmechanik sind jedoch in Fig. 1 weggelassen, um den Blick auf die Kopplungsmechanik 11 freizulassen.
Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht auf die Darstellung gemäß Fig. 1, wobei die Verschwenkmechanik 21 auf der einen Seite der Anordnung, die im Bild vorne liegt, vollständig dargestellt ist. Dagegen ist die Kopplungsmechanik 11 nicht dargestellt, d.h. die entsprechenden Teile sind weggelassen.
Man erkennt in Fig. 2, dass die Vorderkante des unteren Stoßbügels 3 in Fahrtrichtung weiter vorne liegt als die Vorderkante des oberen Stoßbügels 5. Auch bei anderen Ausgestaltungen der Erfindung als der in Fig. 1 und Fig. 2 kann dies der Fall sein. Bei einem Aufprall auf ein Altfahrzeug, das Crashabsorber oder andere Aufprallflächen in Höhe des oberen Stoßbügels 5 aufweist, wird daher abhängig von der Konstruktion des Altfahrzeugs und abhängig von der abzufangenden Stoßenergie auch der vorspringende untere Stoßbügel 3 in Kontakt mit Teilen des anderen Fahrzeugs kommen.
Auf Höhe des oberen Stoßbügels 5 ist in Fig. 2 auch einer der irreversiblen Crashabsorber 15a erkennbar. Ebenfalls erkennbar ist der auf Höhe des unteren Stoßbügels 3 angeordnete Crashabsorber 13 mit seinem reversiblen Teil 13a und seinem irreversiblen Teil 13b erkennbar. Die tragenden Teile des Wagenkastens sind wiederum mit dem Bezugszeichen 9 bezeichnet. Es ist ersichtlich, dass die tragenden Teile auch Verstrebungen aufweisen, so dass z.B. von dem oberen Stoßbügel 5 in den Wagenkasten eingeleitete Kräfte diagonal nach unten abgeleitet werden können. In dem Ausführungsbeispiel erstreckt sich der obere Stoßbügel 5 über einen etwas kleineren Höhenbereich als die dahinter liegende bügelförmige Konstruktion 7 zwischen der und dem Stoßbügel 5 die Crashabsorber 15 angeordnet sind.
Fig. 3 zeigt, dass eine Kupplungsvorrichtung 31 ausgeklappt ist, so dass das Schienenfahrzeug mit einem anderen Schienenfahrzeug gekuppelt werden kann. Um die Kupplungsvorrichtung 31 ausklappen und einklappen zu können, ist wie bereits erwähnt die Verschwenkmechanik 21 vorgesehen (Fig. 2), auf die anhand von Fig. 7 und Fig. 8 noch näher eingegangen wird. Der untere Stoßbügel 3 ist daher nach oben verschwenkt und befindet sich ungefähr auf der Höhe des oberen Stoßbügels 5 in einer Position vor diesem. Ferner sind aus Fig. 3 Teile 45, 48 erkennbar, die die Kopplungsmechanik betreffen und auf die anhand von Figur 4 bis Figur 6 noch näher eingegangen wird.
Fig. 4 zeigt in einer schematischen Seitenansicht den oberen Stoßbügel 5, einen Crashabsorber 15a auf Höhe des oberen Stoßbügels 5, die in Fahrtrichtung hinter dem Stoßbügel 5 liegende tragende Struktur 9, Teile des unteren Stoßbügels 3, den in Fahrtrichtung hinter dem unteren Stoßbügel 3 liegenden Crashabsorber 13 sowie die Kopplungsmechanik. Die Kopplungsmechanik befindet sich dabei in dem Zustand vor einem Aufprall. Die in Fig. 4 gezeigte Anordnung befindet sich außerdem auch auf der anderen Seite des Fahrzeugs, am anderen Ende des Stoßbügels 3. Die in Fig. 4 - 6 gezeigte Anordnung kann auch bei anderen Ausführungsformen einer Crashabsorber-Anordnung vorgesehen sein, als Fig. 1 - 3 zeigen.
Zu der Kopplungsmechanik gehören ein fest mit dem unteren Stoßbügel 3, nach oben ragendes Teil 41, welches in horizontaler Richtung eine Durchgangsbohrung aufweist, durch die sich eine Stange 43 hindurcherstrecken kann. Wird der untere Stoßbügel 3 mit Hilfe der genannten Verschwenkmechanik nach oben verschwenkt, kann sich das Teil 41 von dem vorderen Ende der Stange 43 entfernen. Das Teil 41 ist eine Ausführungsform des oben genannten dritten Koppelelements. In der nicht verschwenkten Stellung trägt das Teil 41 die Stange an ihrem vorderen Ende oder stützt sie zumindest ab.
Ebenfalls fest mit dem unteren Stoßbügel 3 verbunden ist ein an den seitlichen Enden nach hinten verlaufendes Teil 48, welches beim Aufprall mit dem vorderen Ende des reversiblen Teils 13a des Crashabsorbers 13 zusammenwirkt. Beim Verschwenken des unteren Stoßbügels 3 nach oben löst sich der Eingriff der Teile 48, 13a und das Teil 48 wird mit dem unteren Stoßbügel 3 verschwenkt, wobei der reversible Crashabsorber 13a in seiner Position verbleibt. Alternativ kann auf das Teil 48 verzichtet werden. Der Crashabsorber 13 ist dann unmittelbar mit dem Stoßbügel 3 in Kontakt.
Fest mit dem oberen Stoßbügel 5 verbunden ist ein nach unten abragendes Teil 47, das eine Ausführungsform des oben genannten zweiten Koppelelements ist. Es weist ebenfalls eine Durchgangsbohrung in horizontaler Richtung auf, durch die sich die Stange 43 erstreckt. Das Teil 47 befindet sich in der in Fig. 4 gezeigten Ausgangsposition der Koppelmechanik bereits in einem mittleren Bereich der Längserstreckung der Stange 43.
Ferner weist die Kopplungsmechanik ein Teil 45 auf, das ein Ausführungsbeispiel für das oben genannte erste Koppelelement ist. In der in Fig. 4 gezeigten Ausgangsposition ist es mit dem unteren Stoßbügel 3 verbunden, jedoch lösbar verbunden, um das Verschwenken des unteren Stoßbügels 3 zu ermöglichen. Das Teil 45 weist ebenfalls eine Durchgangsbohrung in horizontaler Richtung auf, durch die sich die Stange 43 erstreckt, wobei sich die Stange 43 in Fahrtrichtung von vorne nach hinten zunächst durch das zweite Koppelelement 47 und dann durch das erste Koppelelement 45 hindurch erstreckt.
Zwischen dem in Fahrtrichtung hinteren Rand des ersten Koppelelements 45 und dem hinteren Ende der Stange 43 befindet sich ein freier Abschnitt der Stange 43, der ein Verschieben des ersten und zweiten Koppelelements 45, 47 in Fahrtrichtung nach hinten bei einem Aufprall ermöglicht. Das hintere Ende der Stange 43 stützt sich an einem im Ausführungsbeispiel plattenförmigen Bereich 17 des irreversiblen Teils 13b des Crashabsorbers 13 ab.
Im Folgenden wird nun anhand von Fig. 5 und Fig. 6 die Funktion der Koppelmechanik beschrieben. Dabei sind dieselben Teile wie in Fig. 4 dargestellt, jedoch jeweils in einer anderen Position relativ zueinander.
Die in Fig. 5 dargestellte Situation ist das Resultat eines Aufpralls ausschließlich auf den oberen Stoßbügel 5 oder gleichzeitig auf den oberen Stoßbügel 5 und den unteren Stoßbügel 3. Im Vergleich zu der Ausgangsposition von Fig. 4 haben sich der obere Stoßbügel 5 und der untere Stoßbügel 3 sowie die damit verbundenen Koppelelemente 41, 45, 47 in Längsrichtung der Stange 43 in Fahrtrichtung nach hinten, d.h. in der Fig. 5 nach rechts verschoben. Ferner wurde der reversible Teil 13a des Crashabsorbers 13 aktiviert, d.h. hat Stoßenergie absorbiert. Ferner wurde der reversible Crashabsorber 15a sowie die gegebenenfalls weiteren Crashabsorber auf Höhe des oberen Stoßbügels 5 aktiviert.
In dem in Fig. 5 dargestellten Fall ist der durch den Aufprall auf den oberen Stoßbügel 5 in Fahrtrichtung nach hinten zurückgelegte Weg des zweiten Koppelelements 47 zumindest nicht kleiner als der aufgrund des möglicherweise gleichzeitig stattfindenden Aufpralls auf den unteren Stoßbügel 3 zurückgelegte Weg des ersten Koppelelements 45 und des dritten Koppelelements 41. Das zweite Koppelelement 47 hat daher das erste Koppelelement 45 auf der Stange 43 nach hinten verschoben oder ist dem ersten Koppelelement 45 zumindest in der Anschlagsposition gefolgt. Wenn dabei eine Kraft von dem zweiten Koppelelement 47 auf das Koppelelement 45 ausgeübt wurde, wie es z.B. der Fall ist, wenn ausschließlich auf den ersten Stoßbügel 5 Aufprallkräfte wirken, sind Kräfte über das zweite Koppelelement 47, das erste Koppelelement 45, das Teil 48 und das vordere Ende des reversiblen Teils 13a des Crashabsorbers 13 in den reversiblen Teil 13a eingeleitet worden. Da sich dabei die genannten Teile auch in Fahrrichtung nach hinten bewegt haben und der Crashabsorber 13 der Bewegung eine Widerstandskraft entgegengesetzt hat, ist auch Stoßenergie in den reversiblen Teil 13a eingeleitet worden und von diesem absorbiert worden. Der Aufprall wurde daher sowohl von den Crashabsorbern auf Höhe des oberen Stoßbügels 5 als auch von dem reversiblen Teil 13a abgefangen.
Wenn über den in Fig. 5 dargestellten Zustand hinaus noch weitere Stoßenergie zu absorbieren ist, wird der irreversible Teil 13b des Crashabsorbers 13 aktiviert, da sich das erste Koppelelement 45 in der Anschlagsposition an dem vorderen Ende 17 des irreversiblen Teils 13b befindet.
Eine andere Aufprallsituation hat zu dem in Fig. 6 dargestellten Zustand geführt. Der Aufprall fand ausschließlich auf den unteren Stoßbügel 3 statt. Daher haben sich der untere Stoßbügel, das dritte Koppelelement 41, das erste Koppelelement 45, das Teil 48 und das vordere Ende des reversiblen Teils 13a relativ zu der Stange 43 in Fahrtrichtung nach hinten verschoben. Der reversible Teil 13a hat Stoßenergie absorbiert. Die Crashabsorber 15 in Höhe des oberen Stoßbügels 5 sind jedoch noch nicht aktiviert worden.
Wenn über den in Fig. 6 dargestellten Zustand hinaus noch weitere Stoßenergie abzufangen ist und daher Kräfte auf den unteren Stoßbügel 3 wirken, wird ein Teil dieser Kräfte über das dritte Koppelelement 41 und das zweite Koppelelement 47 auf dem oberen Stoßbügel 5 übertragen und führt zu einer Aktivierung der Crashabsorber 15 auf Höhe des oberen Stoßbügels 5. Ferner wird der irreversible Teil 13b des Crashabsorbers 13 aktiviert.
Von der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsvariante kann abgewichen werden. Insbesondere muss die Aktivierung der Crashabsorber in Höhe des oberen Stoßbügels 5 und des irreversiblen Teils 13b des Crashabsorbers 13 in Höhe des unteren Stoßbügels 3 nicht gleichzeitig stattfinden.
Fig. 7 zeigt eine gegenüber der Verschwenkmechanik 21 in Fig. 2 und 3 modifizierte Ausführungsform in ihrer Ausgangsstellung, d.h. in der Stellung, in der sich der untere Stoßbügel 3 nahezu in der normalen, nicht verschwenkten Position befindet, in der er für einen Aufprall zur Verfügung steht. Es ist jedoch eine Lücke zwischen der Konstruktion 80 und dem Teil 48 erkennbar. In der nicht verschwenkten Position ist die Lücke geschlossen, sodass bei einem Aufprall Kraft von dem Stoßbügel 3 über die Konstruktion 80 auf den Teil 48 und damit auf den reversiblen Crashabsorber 13a übertragen werden kann.
Ein weiteres Exemplar der Verschwenkmechanik 21 befindet sich am gegenüberliegenden (in Fahrtrichtung links liegenden) Ende des Stoßbügels 3. Die Verschwenkmechanik 21 weist eine fest mit dem unteren Stoßbügel 3 verbundene Konstruktion 82 auf. Über eine erste horizontal verlaufende Schwenkachse 80 ist diese Konstruktion 82 mit einem ersten, oberen Schwenkhebel 81 gekoppelt, der wiederum über eine zweite horizontal verlaufende Schwenkachse 78 mit einer Konstruktion 84 drehbar gekoppelt ist, welche mit dem Teil 45, dem ersten Koppelelement, verbunden ist. Ferner ist über eine dritte horizontal verlaufende Schwenkachse 76 die Konstruktion 80 drehbar mit einem zweiten Schwenkhebel 75 gekoppelt, der über eine vierte horizontal verlaufende Schwenkachse mit dem Teil 45 oder einem fest damit verbundenen Teil gekoppelt ist. Außerdem ist eine Gasdruckfeder 77, 79 vorgesehen, dessen Zylinder mit dem Bezugzeichen 77 und dessen Kolben mit dem Bezugszeichen 79 bezeichnet ist. Das obere Ende der Gasdruckfeder ist über eine weitere, fünfte horizontal verlaufende Schwenkachse 74 mit dem zweiten Schwenkhebel 75 drehbar gekoppelt. Das untere Ende der Gasfeder ist über eine sechste horizontal verlaufende Schwenkachse 70 mit einem Teil 73 drehbar gekoppelt, das fest mit dem Teil 48 verbunden ist. Der Teil 48 ist wie oben beschrieben in Eingriff mit dem reversiblen Teil 13a des Crashabsorbers 13. Der reversible Teil 13a ist links in Fig. 7 erkennbar.
Fig. 8 zeigt den Zustand, in dem der untere Stoßbügel 3 nach oben verschwenkt ist. Das Verschwenken wird von Hand betätigt. Dabei unterstützt die Gasdruckfeder 77, 79 das Anheben des unteren Stoßbügels 3. Dementsprechend befinden sich die Schwenkhebel 75, 81 nun in einer Schwenkposition, in der sie sich mit ihren vorderen Enden in einer höheren Position befinden. Ausgehend von der Darstellung der Fig. 7 hat zum Erreichen der Schwenkposition von Fig. 8 jeweils eine Drehbewegung im Gegenuhrzeigersinn um die ersten bis vierten Schwenkachsen 76, 80, 72, 78 stattgefunden. Der Stoßbügel 3 kann noch weiter verschwenkt werden, bis der Schwenkhebel 81 an einem Anschlag der Konstruktion 84 anschlägt. In dieser Position würde er sich etwa auf der Höhe des oberen Stoßbügels 5 (nicht in Fig. 7 und 8 dargestellt) befinden und kann durch geeignete Maßnahmen, z.B. durch Sicherungsbolzen, in der Stellung gesichert werden.
Um den unteren Stoßbügel 3 nach oben verschwenken zu können, wird vorzugsweise zunächst eine nicht in den Fig. 7 und 8 dargestellte Arretierungseinrichtung gelöst, so dass die Schwenkbewegung ermöglicht wird. Dadurch kann insbesondere die lösbare Verbindung zwischen dem unteren Stoßbügel und dem ersten Koppelelement 45 gelöst werden.

Claims

Schienenfahrzeug mit Crashabsorber-Anordnung (1), insbesondere Straßenbahn, wobei
- ein erstes Aufprallelement (3), das eine erste Aufprallfläche für einen Aufprall des Schienenfahrzeugs bildet, auf einer ersten Höhe angeordnet ist,

- ein zweites Aufprallelement (5), das eine zweite Aufprallfläche für einen Aufprall des Schienenfahrzeugs bildet, auf einer zweiten, über der ersten Höhe liegenden Höhe angeordnet ist,

- mit dem ersten Aufprallelement (3) zumindest ein erster Crashabsorber (13a, 13b) verbunden ist, der bei einem Aufprall auf die erste Aufprallfläche Stoßenergie absorbiert,

- mit dem zweiten Aufprallelement (5) zumindest ein zweiter Crashabsorber (15a-15d) verbunden ist, der bei einem Aufprall auf die zweite Aufprallfläche Stoßenergie absorbiert,

- das zweite Aufprallelement (5) durch eine Kopplung mit dem ersten Crashabsorber (13a, 13b) gekoppelt ist, so dass bei einem Aufprall auf die zweite Aufprallfläche Stoßenergie zusätzlich auch von dem ersten Crashabsorber (13a, 13b) absorbierbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die Kopplung eine in Stoßrichtung verlaufende Linearführung (43) aufweist, die beim Aufprall eine lineare Bewegung eines an dem zweiten Aufprallelement (5) befestigten zweiten Koppelelements (47) führt, und

- die Kopplung einen Anschlag aufweist, an den das zweite Koppelelement (47) bei der linearen Bewegung anschlägt, so dass Stoßenergie auch von dem ersten Crashabsorber (13a) absorbierbar ist.
Schienenfahrzeug nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der erste Crashabsorber (13a, 13b) ein reversibel verformbarer Crashabsorber ist.
Schienenfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kopplung des zweiten Aufprallelements (5) mit dem ersten Crashabsorber (13a, 13b) derart ausgestaltet ist, dass Stoßenergie bei einem Aufprall auf das zweite Aufprallelement (5) gleichzeitig von dem zweiten Crashabsorber und dem ersten Crashabsorber absorbiert wird.
Schienenfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Anschlag als erstes Koppelelement (45) ausgeführt ist, das an dem ersten Aufprallelement (3) angeordnet ist.
Schienenfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Anschlag entlang der Linearführung (43) linear beweglich ist.
Schienenfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an dem ersten Aufprallelement (3) ein drittes Koppelelement (41) befestigt ist, das bei einem Aufprall auf das erste Aufprallelement (3) entlang der Linearführung (43) linear beweglich ist und nach entsprechender Linearbewegung an dem zweiten Koppelelement (47) anschlägt, so dass Stoßenergie auch von dem zweiten Crashabsorber (15a-15d) absorbierbar ist.
Schienenfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Aufprallelement (3) um zumindest eine horizontal verlaufende Schwenkachse verschwenkbar ist.
Verfahren zum Herstellen einer Crashabsorber-Anordnung (1) für ein Schienenfahrzeug, insbesondere Straßenbahn, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
- Anordnen eines ersten Aufprallelements (3), das eine erste Aufprallfläche für einen Aufprall des Schienenfahrzeugs bildet, auf einer ersten Höhe,

- Anordnen eines zweiten Aufprallelements (5), das eine zweite Aufprallfläche für einen Aufprall des Schienenfahrzeugs bildet, auf einer zweiten, über der ersten Höhe liegenden Höhe,

- Verbinden zumindest eines ersten Crashabsorbers (13a, 13b), der bei einem Aufprall auf die erste Aufprallfläche Stoßenergie absorbiert, mit dem ersten Aufprallelement (3),

- Verbinden zumindest eines zweiten Crashabsorbers (15a-15d), der bei einem Aufprall auf die zweite Aufprallfläche Stoßenergie absorbiert, mit dem zweiten Aufprallelement (5),

- Koppeln des zweiten Aufprallelements (5) mit dem ersten Crashabsorber (13a, 13b), so dass bei einem Aufprall auf die zweite Aufprallfläche Stoßenergie zusätzlich auch von dem ersten Crashabsorber (13a, 13b) absorbierbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
zum Koppeln eine in Stoßrichtung verlaufende Linearführung (43) vorgesehen wird, die beim Aufprall eine lineare Bewegung eines an dem zweiten Aufprallelement (5) befestigten zweiten Koppelelements (47) führt, und ein Anschlag vorgesehen wird, an den das zweite Koppelelement (47) bei der linearen Bewegung anschlägt, so dass Stoßenergie auch von dem ersten Crashabsorber (13a, 13b) absorbierbar ist.