EP3374245A1 - Wagenkasten für ein passagierschienenfahrzeug - Google Patents

Wagenkasten für ein passagierschienenfahrzeug

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EP3374245A1
EP3374245A1 EP17705137.2A EP17705137A EP3374245A1 EP 3374245 A1 EP3374245 A1 EP 3374245A1 EP 17705137 A EP17705137 A EP 17705137A EP 3374245 A1 EP3374245 A1 EP 3374245A1
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EP
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car body
stem
connection carrier
rail vehicle
vehicle floor
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EP3374245B1 (de
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Lars BEHRENDT
Andreas NIEDERSTÄTTER
Josef Wiesinger
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Siemens Mobility Austria GmbH
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Siemens AG Oesterreich
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    • B61D15/00—Other railway vehicles, e.g. scaffold cars; Adaptations of vehicles for use on railways
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    • B61F1/00—Underframes
    • B61F1/08—Details
    • B61F1/14—Attaching or supporting vehicle body-structure

Definitions

  • the invention relates to a car body for a
  • Rail vehicles especially passenger vehicles, are nowadays mostly produced as self-supporting metal structures. This is a vehicle box from a
  • Underframe end walls and a roof built.
  • the undercarriage must be available to the operating staff, especially the
  • the subframe is often used as a frame construction
  • the invention is therefore based on the object, a
  • the task is done by a carbody for a
  • the basic idea of the invention is a carriage body for a passenger rail vehicle, comprising a subframe, each with a stem at each end of the vehicle and a vehicle floor of trapezoidal folded in cross-section profile sheet, the beads of the profile sheet extending in the longitudinal direction of Car body extend constructed, wherein the vehicle floor oriented at the transition points to each of the stems by means of a transverse to the longitudinal direction of the car body
  • Connecting carrier to the e election stem is firmly connected and wherein the connecting carrier as a profiled sheet with in
  • Substantially L-shaped cross-section is executed, and wherein the portion connected to a stem of the
  • the advantage is achievable to be able to produce a connection of a vehicle floor to a stem, which even at very high longitudinal compressive forces the voltage points to the attachment to the stem on substantially
  • Car body is particularly critical because at this point the highest voltage peaks arise.
  • Car bodies of rail vehicles are often made with a vehicle floor of trapezoidal sheet on which a passenger compartment floor is applied.
  • a vehicle floor of trapezoidal sheet on which a passenger compartment floor is applied.
  • Trapezoidal cavities may be due to
  • connection carrier is essentially L-shaped
  • connection carrier which has a higher elasticity, so that the
  • connection carrier Main dimensions, as well as the wall thicknesses and materials of the connection carrier are maintained.
  • connection carrier is on the side facing the stem, the corresponding leg of the L-shaped
  • This section is with a
  • connection carrier is provided with recesses through which a portion of the vehicle floor is feasible.
  • a particularly firm connection with the vehicle floor can be made because the length of the connecting support connecting the vehicle floor with the welding seam is increased.
  • connection carrier with at least one water drain hole, so that in the Cavities of the vehicle floor can drain collected water.
  • connection carrier can be constructed from a plurality of individual sheets welded together.
  • Fig.1 vehicle floor cross-section.
  • Fig. 2 vehicle floor, transition to a stem with a conventional connection carrier.
  • Fig. 3 vehicle floor, transition to a stem with a connection carrier.
  • Fig. 4 Conventional connection carrier.
  • Fig. 1 shows an example and schematically a cross section through a vehicle floor. It's a cut across
  • the undercarriage of the vehicle comprises two outer longitudinal members 1, between which a vehicle floor 2 is arranged.
  • the vehicle floor 2 is typically welded to the side rails and is designed as a so-called trapezoidal sheet.
  • This trapezoidal sheet consists of trapezoidally folded in cross section sheet metal, the beads of the profile sheet extend in the longitudinal direction of the car body.
  • Figure 2 shows by way of example and schematically a vehicle floor at the point of transition to a stem with a conventional connection carrier according to the prior art. It is a section along the longitudinal direction of a
  • connection carrier 3 is provided according to conventional design oriented transversely to the vehicle longitudinal axis, which has an essentially L-shaped cross-section and which is fixedly and permanently connected to both the vehicle floor 2 and the stem 6, typically by means of welded joints. The connection carrier 3 after
  • FIG. 3 shows an example and schematically a vehicle floor at the point of transition to a stem with a Connection support. It is the transition point of Fig. 2, wherein, however, an inventive
  • Connecting carrier 5 is inserted between the vehicle floor 2 and the stem 4.
  • This connection carrier 5 is equipped with a bead 7 in trapezoidal shape.
  • connection carrier 5 significantly reduces the moment of resistance of the connecting carrier against deformation due to the torque input at high axial loads, so that the connection carrier 5 is easier to deform and the load on the weld 6 is significantly reduced.
  • connection carrier 4 shows by way of example and schematically a conventional connection carrier. It is an oblique view of one
  • Connecting carrier 3 shown as it can be used for example in an application shown in Fig. 2.
  • Connecting support 3 has a substantially L-shaped cross section, wherein a portion is provided with recesses 9. Furthermore, the connection carrier 3 comprises two water drain holes 8.
  • connection carrier An oblique view of a connection carrier 5 according to the invention is shown as it can be used, for example, in an application shown in FIG.
  • the connection carrier 5 has an im

Abstract

Wagenkasten für ein Passagierschienenfahrzeug, umfassend ein Untergestell mit je einem Vorbau an jedem Fahrzeugende und einen Fahrzeugboden (2) aus im Querschnitt trapezähnlich gekantetem Profilblech, wobei die Sicken des Profilblechs sich in Längsrichtung des Wagenkastens erstrecken, wobei der Fahrzeugboden (2) an den Übergangstellen zu je einem der Vorbauten (4) mittels eines quer zur Längsrichtung des Wagenkastens orientierten Verbindungsträger (5) an dem j eweiligen Vorbau fest verbunden ist und wobei der Verbindungsträger (5) als Profilblech mit im Wesentlichen L- förmigen Querschnitt ausgeführt ist, und wobei der mit einem Vorbau (4) verbundene Abschnitt des Verbindungsträgers (5) mit einer trapezähnlichen Sicke (7) ausgestattet ist.

Description

Beschreibung
Wagenkasten für ein Passagierschienenfahrzeug
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Wagenkasten für ein
Passagierschienenfahrzeug .
Stand der Technik
Schienenfahrzeuge, insbesondere Passagierfahrzeuge werden heute meistens als selbsttragende Metallkonstruktionen hergestellt . Dabei wird ein Fahrzeugkasten aus einem
Untergestell , Stirnwänden und einem Dach aufgebaut . Das Untergestell muss den Betriebskräften, besonders den
Beladungs- Kupplungsdruck- und Zugkräften standhalten . Dazu wird das Untergestell häufig als Rahmenkonstruktion
ausgeführt und umfasst üblicherweise zwei außenliegende Längsträger und ggf . einen Mittellangträger sowie mehrere die Längsträger verbindende Querträger und ist an den
Fahrzeugenden verstärkt . Diese Verstärkung erfolgt mittels sogenannter Endstücke am Fahrzeugende und Hauptquerträgern, welche auch die Lagerungen der Drehgestelle (bzw .
Einzelachsen) umfassen . Zur Zulassung von Schienenfahrzeugen ist es erforderlich bestimmte, oft für jedes Land
unterschiedliche Normen zu erfüllen . Diese Normen fordern unter anderem den Nachweis , dass das Schienenfahrzeug einer bestimmten Längskraft (Kupplungsdruck) beschädigungsfrei widerstehen kann . Die für Europa gültige Norm UIC-566 fordert einen nachzuweisenden Kupplungsdruck von 2000kN, die für die USA gültige Norm fordert 3560 k . Bei diesen Kräften, welche weit oberhalb der im Betrieb auftretenden Längsdruckkräfte liegen kommt es zu elastischen Verformungen des Wagenkastens . Diese Verformungen bewirken Spannungsspitzen in verschiedenen Bauteilen , sodass eine genaue Auslegung der Konstruktion darauf Rücksicht nehmen muß. Diese Spannungsspitzen können insbesondere an Bauteilen am Übergang zwischen dem Vorbau und dem Untergestell zum Versagen von Schweißnähten, bzw . zum Bruch der betreffenden Bauteils führen . Es ist möglich, diese Bauteile mit einer wesentlich dickeren Wandstärke
auszuführen, was edoch das Fahrzeuggewicht erhöht .
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde , einen
Wagenkasten für ein Passagierschienenfahrzeug anzugeben, welcher auch bei hohen Axialdruckkräften nur geringe
Spannungs spitzen an Bauteilen des Untergestells, insbesondere am Übergang zwischen dem Fahrzeugboden in den Vorbau
aufweist .
Die Aufgabe wird durch einen Wagenkasten für ein
Passagierschienenfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst . Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand
untergeordneter Ansprüche .
Dem Grundgedanken der Erfindung nach ist ein Wagenkasten für ein Passagierschienenfahrzeug, umfassend ein Untergestell mit je einem Vorbau an jedem Fahrzeugende und einen Fahrzeugboden aus im Querschnitt trapezähnlich gekantetem Profilblech, wobei die Sicken des Profilblechs sich in Längsrichtung des Wagenkastens erstrecken aufgebaut, wobei der Fahrzeugboden an den Übergangstellen zu je einem der Vorbauten mittels eines quer zur Längsrichtung des Wagenkastens orientierten
Verbindungsträger an dem eweiligen Vorbau fest verbunden ist und wobei der Verbindungsträger als Profilblech mit im
Wesentlichen L-förmigen Querschnitt ausgeführt ist, und wobei der mit einem Vorbau verbundene Abschnitt des
Verbindungsträgers mit einer trapezähnlichen Sicke
ausgestattet ist .
Dadurch ist der Vorteil erzielbar, einen Anschluß eines Fahrzeugbodens zu einem Vorbau herstellen zu können, welcher auch bei sehr hohen Längsdruckkräften die Spannungs spitzen an den Befestigungs stellen zu dem Vorbau auf wesentlich
geringere Werte reduziert als es mit Lösungen aus dem Stand der Technik möglich ist .
Längsdruckkräfte, die über die Mittelpufferkupplungen auf einen Wagenkasten einwirken bedingen eine Verformung des Wagenkastens . Dabei wird der sehr massiv ausgeführte
Endbereich (Vorbau) wesentlich weniger stark verformt als der im Verhältnis weicher ausgeführte Mittelbereich des
Wagenkastens . Der Übergang zwischen dem gering verformten Endbereich und dem verformten Mittelbereich eines
Wagenkastens ist besonders kritisch, da an dieser Stelle die höchsten Spannungs spitzen entstehen .
Wagenkästen von Schienenfahrzeugen sind häufig mit einem Fahrzeugboden aus Trapezblech gefertigt auf welchen ein Passagierraumboden aufgebracht wird . In den durch die
Trapezform entstehenden Hohlräumen kann sich durch
Kondensation Wasser bilden, welches abzuführen ist . Diese Wasserabführung muß durch möglichst kleine Öffnungen
erfolgen, da sonst die Druckdichtheitseigenschaffen kompromittiert werden. Es ist daher üblich, den Fahrzeugboden (das Trapezblech) mit einem Verbindungsträger abzuschließen und mit dem Vorbau zu verbinden, sowie eine oder mehrere WasserablaufÖffnungen an dem Verbindungsträger vorzusehen . Der Verbindungsträger ist im Wesentlichen mit L-förmigem
Querschnitt ausgeführt und wird mittels Schweißverbindungen an dem Fahrzeugboden und dem Vorbau befestigt .
Diese Schweißverbindungen, insbesondere die Schweißverbindung zu dem Vorbau ist bei Verformung des Wagenkastens besonders hohen Zwangskräften unterworfen, sodass ihre Haltbarkeit gefährdet sein kann .
Erfindungsgemäß ist deshalb ein Verbindungsträger vorgesehen, welcher eine höhere Elastizität aufweist, sodass die
Zwangskräfte durch die Verformung des Wagenkastens deutlich reduziert sind . Solcherart können sowohl die
Hauptabmessungen, als auch die Wandstärken und Materialien des Verbindungsträgers beibehalten werden .
Der Verbindungsträger ist an der dem Vorbau zugewandten Seite, dem entsprechenden Schenkel des L-förmigen
Querschnitts mit einem die Elastizität erhöhendem Merkmal ausgestattet . Dabei wird dieser Abschnitt mit einer
trapezähnlichen Sicke ausgeführt , sodass das
Widerstandsmoment des Verbindungsträgers stark reduziert ist . Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Verbindungsträger mit Ausnehmungen ausgestattet, durch welche ein Abschnitt des Fahrzeugbodens durchführbar ist . Dadurch kann eine besonders feste Verbindung mit dem Fahrzeugboden herstellt werden da die Länge der den Verbindungsträger mit dem Fahrzeugboden verbindende Schweißnaht erhöht wird .
Es ist vorteilhaft, den Verbindungsträger mit mindestens einer Wasserablaufbohrung auszustatten , sodass das in den Hohlräumen des Fahrzeugbodens gesammelte Wasser abfließen kann .
Ein erfindungsgemäßer Wagenkasten kann auf zwei Arten hergestellt werden . Gemäß einer Ausführungsform kann der Verbindungsträger aus mehreren untereinander verschweißten einzelnen Blechen aufgebaut werden .
Eine zweite Ausführungsform sieht die Herstellung des
Verbindungsträgers mittels eines Umformverfahrens aus einem einzelnen Blech (einstückig) vor .
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Es zeigen beispielhaft :
Fig.1 Fahrzeugboden Querschnitt .
Fig .2 Fahrzeugboden, Übergang zu einem Vorbau mit einem herkömmlichen Verbindungsträger .
Fig .3 Fahrzeugboden, Übergang zu einem Vorbau mit einem Verbindungsträger .
Fig .4 Herkömmlicher Verbindungsträger .
Fig .5 Verbindungsträger .
Ausführung der Erfindung
Fig .1 zeigt beispielhaft und schematisch einen Querschnitt durch einen Fahrzeugboden . Es ist ein Schnitt quer zur
Längsrichtung eines Schienenfahrzeugs dargestellt, wobei zur Vereinfachung weitere Bauteile, etwa ein Mittellangträger oder Querträger nicht dargestellt sind . Das Untergestell des Fahrzeugs umfasst zwei außenliegende Längsträger 1 , zwischen welchen ein Fahrzeugboden 2 angeordnet ist . Der Fahrzeugboden 2 ist typischerweise mit den Längsträgern verschweißt und ist als sogenanntes Trapezblech ausgeführt . Dieses Trapezblech besteht aus im Querschnitt trapezähnlich gekantetem Blech, wobei die Sicken des Profilblechs sich in Längsrichtung des Wagenkastens erstrecken .
Fig.2 zeigt beispielhaft und schematisch einen Fahrzeugboden an der Stelle des Übergangs zu einem Vorbau mit einem herkömmlichen Verbindungsträger nach dem Stand der Technik . Es ist ein Schnitt entlang der Längsrichtung eines
Schienenfahrzeugs durch das Untergestell dargestellt . An dieser Übergangsstelle endet der Fahrzeugboden 2 aus
Trapezblech und ist mit dem Vorbau 4 des Fahrzeugs verbunden . Dazu ist ein Verbindungsträger 3 nach herkömmlicher Bauart quer zur Fahrzeuglängsachse orientiert vorgesehen, welche im Wesentlichen einen L-förmigen Querschnitt aufweist und welcher sowohl mit dem Fahrzeugboden 2 als auch mit dem Vorbau 6, typischerweise mittels Schweißverbindungen fest und unlösbar verbunden ist . Der Verbindungsträger 3 nach
herkömmlicher Bauart ist mit Ausnehmungen versehen, welche ein teilweises Durchführen des Fahrzeugbodens 2 durch einen Abschnitt des Verbindungsträgers 3 erlauben, sodass eine Schweißverbindung an dieser Verbindungsstelle mit hoher Festigkeit herstellbar ist . Die Schweißnaht 6 zur Verbindung des Verbindungsträgers 3 mit dem Vorbau 4 ist sehr hohen Belastungen unterworfen , da bei hohen Axiallasten eine
Verdrehung des Vorbaus 4 gegenüber dem Fahrzeugboden 2 auftritt . Die im Vergleich zu dem Vorbau 4 geringe Wandstärke des Verbindungsträgers 3 erhöht auch die
VersagensWahrscheinlichkeit der Schweißnaht 6.
Fig.3 zeigt beispielhaft und schematisch einen Fahrzeugboden an der Stelle des Übergangs zu einem Vorbau mit einem Verbindungsträger. Es ist die Übergangsstelle aus Fig. 2 dargestellt, wobei edoch ein erfindungsgemäßer
Verbindungsträger 5 zwischen dem Fahrzeugboden 2 und dem Vorbau 4 eingesetzt ist . Dieser Verbindungsträger 5 ist mit einer Sicke 7 in trapezähnlicher Form ausgestattet . Diese
Sicke reduziert das Widerstandsmoment des Verbindungsträgers gegen Verformungen aufgrund der Drehmomenteinbringung bei hohen Axiallasten wesentlich, sodass der Verbindungsträger 5 leichter verformbar ist und die Belastung der Schweißnaht 6 deutlich reduziert ist .
Fig.4 zeigt beispielhaft und schematisch einen herkömmlichen Verbindungsträger . Es ist eine Schrägansicht auf einen
Verbindungsträger 3 dargestellt wie er beispielsweise bei einer in Fig .2 gezeigten Anwendung einsetzbar ist . Der
Verbindungsträger 3 weist einen im Wesentlichen L-förmigen Querschnitt auf, wobei ein Abschnitt mit Ausnehmungen 9 ausgestattet ist . Weiters umfasst der Verbindungsträger 3 zwei Wasserablaufbohrungen 8.
Fig.5 zeigt beispielhaft und schematisch einen
Verbindungsträger . Es ist eine Schrägansicht auf einen erfindungsgemäßen Verbindungsträger 5 dargestellt wie er beispielsweise bei einer in Fig .3 gezeigten Anwendung einsetzbar ist . Der Verbindungsträger 5 weist einen im
Wesentlichen L-förmigen Querschnitt auf, wobei ein Abschnitt mit Ausnehmungen 9 ausgestattet ist . Der zweite Abschnitt des Verbindungsträgers 5 ist mit einer trapezähnlichen Sicke 7 ausgeführt . Liste der Bezeichnungen
1 Längsträger
2 Fahrzeugboden
3 Verbindungsträger alt
4 Vorbau
5 Verbindungsträger
6 Schweißnaht
7 Sicke
8 Wasserablaufbohrung
9 Ausnehmung

Claims

Patentansprüche
Wagenkasten für ein Passagierschienenfahrzeug,
umfassend ein Untergestell mit je einem Vorbau an jedem Fahrzeugende und einen Fahrzeugboden (2) aus im
Querschnitt trapezähnlich gekantetem Profilblech, wobei die Sicken des Profilblechs sich in Längsrichtung des Wagenkastens erstrecken ,
dadurch gekennzeichnet , dass
der Fahrzeugboden (2) an den Übergangstellen zu je einem der Vorbauten (4) mittels eines quer zur
Längsrichtung des Wagenkastens orientierten
Verbindungsträger (5) an dem j eweiligen Vorbau fest verbunden ist und wobei der Verbindungsträger (5) als Profilblech mit im Wesentlichen L-förmigen Querschnitt ausgeführt ist, und wobei der mit einem Vorbau (4) verbundene Abschnitt des Verbindungsträgers (5) mit einer trapezähnlichen Sicke (7) ausgestattet ist .
Wagenkasten für ein Passagierschienenfahrzeug nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet , dass der Verbindungsträger (5) Ausnehmungen (9) aufweist, durch welche ein Abschnitt des Fahrzeugbodens (2 ) durchgeführt ist .
Wagenkasten für ein Passagierschienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 oder 2 ,
dadurch gekennzeichnet , dass der Verbindungsträger (5) mindestens eine Wasserablaufbohrung (8) aufweist .
Wagenkasten für ein Passagierschienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3 ,
dadurch gekennzeichnet , dass der Verbindungsträger (5) aus mehreren untereinander verschweißten einzelnen Blechen aufgebaut ist.
Wagenkasten für ein Passagierschienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet , dass der Verbindungsträger ( einstückig mittels eines Umformverfahrens aus einem einzelnen Blech hergestellt ist .
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