EP3670286B1 - Reisezugwagen und schienenfahrzeug - Google Patents

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EP3670286B1
EP3670286B1 EP19215685.9A EP19215685A EP3670286B1 EP 3670286 B1 EP3670286 B1 EP 3670286B1 EP 19215685 A EP19215685 A EP 19215685A EP 3670286 B1 EP3670286 B1 EP 3670286B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
energy absorbing
passenger
passenger coach
absorbing structure
end wall
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP19215685.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3670286A1 (de
Inventor
Thomas Fecske
Adrian Piasetzki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alstom Holdings SA
Original Assignee
Bombardier Transportation GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Bombardier Transportation GmbH filed Critical Bombardier Transportation GmbH
Publication of EP3670286A1 publication Critical patent/EP3670286A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3670286B1 publication Critical patent/EP3670286B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61G—COUPLINGS; DRAUGHT AND BUFFING APPLIANCES
    • B61G11/00—Buffers
    • B61G11/16—Buffers absorbing shocks by permanent deformation of buffer element
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D1/00—Carriages for ordinary railway passenger traffic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D17/00—Construction details of vehicle bodies
    • B61D17/04—Construction details of vehicle bodies with bodies of metal; with composite, e.g. metal and wood body structures
    • B61D17/20—Communication passages between coaches; Adaptation of coach ends therefor
    • B61D17/22—Communication passages between coaches; Adaptation of coach ends therefor flexible, e.g. bellows
    • 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
    • B61F1/00—Underframes
    • B61F1/08—Details
    • B61F1/10—End constructions

Definitions

  • the present invention relates to a passenger train carriage, in particular a passenger train carriage that satisfies a UIC standard, and a multi-unit rail vehicle with a passenger train carriage.
  • the car body connections between car bodies of a multi-section rail vehicle for rail passenger transport typically have assemblies assigned to the respective intended use, including traction and buffing devices for tensile and compressive force transmission or impact energy absorption, electrical, pneumatic and hydraulic connections, as well as transition devices for people between adjacent cars.
  • the car bodies of a multi-part rail vehicle can be connected to one another via respective couplings or joints, which absorb the longitudinal, transverse and vertical forces occurring between the adjacent car bodies during normal travel of the rail vehicle.
  • at least one energy absorbing element shock absorbing element
  • a buffer can be arranged between adjacent car bodies. This is intended to protect the car bodies from extreme mechanical loads that could otherwise damage the rail vehicle or even cause it to derail.
  • the survival spaces in the wagons should be preserved and the wagon accelerations (decelerations) should remain below a limit value that allows people to survive in the wagons.
  • a rail vehicle comprising an underframe having an end beam at its rail car longitudinal direction end portion, side bodies, a roof body, side outer panels, each at both Railcar longitudinal direction end portions of the railcar are arranged and form the side shells, corner posts extending from the end beam to the roof body; and intermediate coupling members each configured to couple the side outer panel and the corner post, wherein the rigidity of the intermediate coupling members in a railway vehicle longitudinal direction is lower than the rigidity of the intermediate coupling members in a vertical direction.
  • the corner posts can absorb an impact load (transform into deformation energy) generated when the rail vehicle crashes. When the railway vehicle collides and the corner post deforms, the displacement of the corner post is accommodated by the deformation of the intermediate coupling member located between the side outer panel and the corner post. Thereby, the deformation of the side outer panels can be suppressed.
  • the EP 1 897 775 A1 proposes a rail vehicle body capable of absorbing the energy generated during impact at the end of the body.
  • One strength member is arranged along the circumferential direction of the body at the end of the body, another strength member is arranged along the circumferential direction at a position behind the strength member, and rib members are arranged along the longitudinal direction of the body connecting the two strength members.
  • An outer panel is also provided for covering.
  • the longitudinal direction of the rib corresponds to the longitudinal direction of the body.
  • the rib members each consist of two flanges and a web connecting the two flanges, and the side with the web is fillet welded to the outer panel.
  • a notch opened toward the flange edge is formed on the flange in the middle of the longitudinal direction of the rib portion.
  • the notch is folded down, bending the rib member in the opposite direction to the side to which the outer panel is fixed, so that the collision load can be sufficiently absorbed because the outer panel does not interfere with the buckling of the rib member.
  • this structure requires additional space in the longitudinal direction of the rail vehicle, which is thereby lengthened without increasing the passenger capacity.
  • EP 0 915 001 A1 a device for connecting car bodies, preferably vehicles used for rail passenger transport, characterized in that a device similar to rubber bellows is arranged between annular frame-like ends of car bodies, which consists of an elastically deformable material, which is equipped with energy absorption properties and, after exceeding predetermined load limits, can be irreversibly plastically deformed with further energy absorption
  • the material consists of integrated transmission elements distributed in a ring over the entire cross-section of the car body and equipped with shaped spring areas, which transmit the tensile forces that occur to the ends by means of connecting elements and, in conjunction with the material of the device, the even distribution of the compressive forces effect on the ends, and do not impede the relative movements of the car bodies due to the load and route.
  • additional deformation areas are provided in the car bodies, which limits the applicability of this concept for short car distances between passenger cars, or requires their design for high through loads.
  • an impact energy absorbing device for vehicles in particular for rail vehicles, characterized by means for absorbing impact energy, which can be activated or deactivated and the means for absorbing impact energy consist in the fact that when the means for absorbing impact are activated, a front part of the rail vehicle moves against the direction of impact, in particular against the direction of travel extended, swung out and/or pushed out and the gap created by the extending, swinging out and/or pushing out of the front section is then at least partially, in particular completely filled with energy absorption elements and/or that at least between two adjacent and spaced parts of the vehicle, in particular between two cars of a train are at least partially, in particular completely, filled with energy absorption elements.
  • the EP 1 900 593 A2 a rail vehicle for railway traffic, with crash equipment to protect the driver's cabin in the event of an impact or a frontal collision with an object.
  • the crash equipment has a buffer and a crash box as energy-absorbing elements, which take effect with a time delay.
  • the crash box is firmly connected to the car body and the buffer is attached to its front side.
  • This consists of a plunger, a reversible lifting element connected to it and an irreversible energy-absorbing lifting element, the reversible lifting element being in physical contact with the irreversible lifting element.
  • the crash box is designed as a double-walled, housing-like sheet metal component, the inner and outer walls of which have component weakenings and folds running in the longitudinal direction at locally defined points, such that the crash box deforms during energy absorption due to folding and compression processes. Once the energy has been absorbed, the crash box forms an almost rigid unit together with the buffer, which transfers any longitudinal forces that are still present into the car body.
  • EP 0 826 569 A2 an impact protection device for rail vehicles, wherein energy absorbing elements with a box-like structure and square cross-section are arranged between the main frame and the buffer elements, which serve to compensate for the energy absorbing capacity of the buffer elements exceeding impact energy
  • U.S. 6,393,999 B1 one A rail vehicle crash protection device comprising one or more energy absorbing elements attached to the main frame of the rail vehicle and having a box-like structure.
  • the object of the present invention is to provide a passenger carriage for a multi-section rail vehicle that allows reliable dissipation of the energy to be absorbed in a collision with reduced use of materials and/or structurally simple means, and/or is space-saving.
  • a passenger train car comprises a car body, having a load-bearing end wall arranged in an end area of the passenger train car, at least one buffer arranged in the end area of the passenger train car and firmly connected to the car body, having a first working direction, and an energy absorbing structure which is connected to the load-bearing end wall in a has a direct force-transmitting connection and is set up to absorb energy when the end region of the passenger train carriage is exposed to an impulse transmission acting in the first working direction, which leads to a typically reversible energy absorption capacity of the at least one buffer being exceeded.
  • the kinetic energy to be absorbed when the rail vehicle collides with an obstacle and/or during emergency braking can be reliably reduced with less material used for the car bodies (lighter cars) and thus more cost-effectively than before.
  • hard stops can be avoided. Since the carriages of the rail vehicle can be designed to be lighter, the energies to be absorbed in the event of a collision are also further reduced.
  • neither the buffer(s) nor other energy absorption devices of the passenger carriage are influenced or even impeded in their respective specified mode of operation by the energy absorbing structure.
  • the other energy absorption devices can be, for example, an energy absorption device for normal driving operation integrated into a coupling device connected to the car body for connection to the car body of another passenger train car, in particular a corresponding elastomer damper.
  • This energy absorption device can be used in addition to the buffer(s) to at least partially dampen the tensile and impact forces transmitted via the coupling devices during normal driving, which can occur between the individual car bodies during normal driving.
  • the normal operating load is exceeded, for example when the vehicle collides with an obstacle (crash) or when the vehicle brakes abruptly, these energy absorption devices are inadequate.
  • the buffer can form an energy absorption device.
  • the at least one buffer can function as a crash buffer be designed.
  • the buffer can have an irreversible stroke. Due to the reversible stroke, the buffer can absorb energy in the event of an impulse until a reversible energy absorption capacity is reached, without plastic deformation taking place. Additional energy can be absorbed by the irreversible hub until an irreversible energy absorption capacity is reached.
  • the energy absorbing structure responds only after exhausting the (entire) energy absorbing capacity of the buffers, including any additional energy absorbing devices that may be present, and at least partially absorbs, temporarily stores and/or breaks down the transmitted energy.
  • the energy absorption structure therefore operates at an (initial or average) force level of at least 400 kN or even at least 500 kN during impulse transmission.
  • the (average) force level in the energy absorption structure can also depend on the type of rail vehicle, in particular on the (empty) mass of the carriage.
  • the additional, typically reversible, energy absorbing devices operate at an (initial or intermediate) force level of at most up to a few percent of the force level of the energy absorbing structure.
  • the buffer(s) operate at a force level (initial or intermediate) of no more than 20% or even no more than 10% of the force level of the energy absorbing structure.
  • the force level of the energy absorbing structure (as well as the buffers and additional energy absorbing devices) can be constant, monotonically or even strictly monotonically increasing over its entire travel.
  • the average force level results from the quotient of the total energy that can be absorbed by the energy absorbing structure and the working distance available for this purpose.
  • the energy absorbing structure is typically designed to be destructive, in particular plastically deformable.
  • the energy absorption of the energy absorption structure is therefore typically irreversible. However, it can also be reversible or partially reversible.
  • the energy absorption structures based on plastic deformation can often be dimensioned more easily than, for example, energy absorption structures based on gas-hydraulic energy absorption elements.
  • the (plastically deformable) energy absorbing structure comprises or is formed from at least a sheet metal construction or a construction from light metal extrusion profiles.
  • Relatively light energy absorbing structures with the desired force levels can thus be implemented in a simple manner or integrated into the touring carriage.
  • the energy absorbing structure can have steel or aluminum.
  • the energy absorbing structure is typically rigidly connected to the load bearing end wall.
  • the energy absorbing structure can be releasably connected to the supporting end wall, in particular screwed.
  • the energy absorbing structure can also be non-detachably connected to the supporting end wall, in particular welded or glued to the supporting end wall.
  • the energy absorption structure and the supporting end wall are in a direct or immediate force-transmitting connection.
  • the energy absorption structure can be connected directly to the supporting end wall, arranged directly on the supporting end wall and/or attached directly to the supporting end wall.
  • the passenger car may have a panel connected to the load-bearing end panel, with the energy absorbing structure being located in a deformation zone formed between the end panel and the panel.
  • the energy absorbing structure can form a holding structure for fastening add-on elements, in particular the cladding.
  • the energy absorbing structure can form an outer wall of the end of the wagon.
  • the energy absorbing structure can be designed in such a way that a further energy absorbing device of the passenger train carriage is not impaired in its respective specified mode of operation when an impulse is transmitted.
  • an energy absorbing structure forming a holding structure can be designed to collapse in the event of a crash, the energy absorbing capacity of the energy absorbing structure being significantly smaller than the energy absorbing capacity of the other energy absorbing structure.
  • the energy absorption capacity is preferably less than 50%, preferably less than 25%, most preferably less than 10% of the energy absorption capacity of the further energy absorption structure.
  • the deformation path of the energy absorption structures is at least as long as the deformation path of the additional energy absorption structures.
  • the deformation zone can correspond to a previously unused area in the end area of the passenger carriage, which is often present in passenger carriages of the comparatively old UIC standards, whose crash behavior specified via the elastic stroke of the buffer does not fully meet modern requirements. Accordingly, improved crash behavior of these passenger coaches can be achieved.
  • the deformation zone is formed by a part of the car body.
  • the deformation zone can also be made for the deformation zone to be implemented as an add-on part on the car body.
  • an existing passenger coach can be retrofitted according to the UIC standard.
  • the energy absorbing structure typically has a (main) working direction that is at least essentially parallel to the first working direction.
  • the energy absorbing structure typically has a dimension (extension) in the first working direction in a range from 50 mm to 500 mm. It has been shown that with such a dimensioning of the energy absorbing structure (and the additional deformation zone), passenger coaches that conform to the UIC standard and meet modern crash requirements can be realized with comparatively simple means.
  • the passenger car may also include two energy absorbing structures (energy absorbing substructures), typically fixed to the load-bearing end wall, each located in one of two spaced apart deformation zones defined between the end wall and the fairing.
  • energy absorbing substructures typically fixed to the load-bearing end wall, each located in one of two spaced apart deformation zones defined between the end wall and the fairing.
  • a bellows is also provided in the end area, in particular in a door and/or transition area, for another passenger train to be coupled.
  • the bellows can be arranged on the outside of the fairing, whereby the fairing can be arranged between the bellows and the supporting end wall.
  • the bladder may be attached to the energy absorbing structure.
  • the bellows serve the comfort of the passengers and should keep the transition closed even when cornering.
  • the bellows typically has no impact energy absorbing function (or a negligible one that supports the energy absorbing structure in the event of a crash).
  • For its sealing function it is favorable if the bellows is fastened or arranged as possible in the transition area at the end of the car (end area of the passenger train car), in particular on the energy absorbing structure.
  • a respective Cartesian coordinate system is also shown in the figures, with “x” and “y” representing horizontal coordinates or horizontal directions and “z” representing vertical coordinates or a vertical direction.
  • the x-direction is chosen to be parallel to a longitudinal axis of the passenger train car shown in each case.
  • the "-x" direction can correspond to a normal travel direction of the passenger carriage in a rail vehicle and/or a working direction of energy absorbing structures and/or buffers or an impulse transmission direction to energy absorbing structures and/or buffers in the event of a crash.
  • Figure 1A shows a schematic plan view from above and a schematic cross-sectional view of a passenger coach 100 according to the UIC standard 561, type A.
  • Aus For reasons of clarity, only a rear part of passenger carriage 100 with an aisle, a toilet, two side door areas 170, and a door and transition area to an adjacent passenger carriage of the same type (not shown in Figure 1A ).
  • only a left and a right side wall 130 and two exemplary load-bearing end walls 140 arranged in the rear end area 101 are shown from the car body of the passenger train carriage.
  • between the left and right end walls 140 is a doorway with two sliding doors.
  • a cladding 150 for example a GRP cladding, is attached to each of the end walls 140, so that a respective deformation zone 120 is formed in the end area 101.
  • the deformation zones 120 can have an extent ⁇ x of 50 mm to 500 mm in the direction of the longitudinal axis (x-direction) of the passenger train carriage 100 shown as a dash-dot line.
  • the additionally marked size Dx indicates half the distance between the carriages (distance between the panels, corresponds to 75 mm) according to the UIC standard.
  • each of the two deformation zones 120 there is a respective energy absorbing structure 110 fixedly connected to the corresponding end wall 140 .
  • the energy absorbing structure 110 serves as a holding structure for the covering 150, as well as absorbing energy in the event of a crash, in order to enable controlled deformation of the end region 101 of the passenger train carriage.
  • Buffers 10 are provided in the end area of the passenger train carriage and extend beyond the paneling 150 in the x-direction.
  • the buffers 10 have a reversible stroke, which makes it possible to absorb energy without irreversible deformation taking place.
  • the buffer 10 can each have an energy absorption device 180 which, when a predetermined common reversible energy absorption capacity of the two buffers 10 fixed to the car body is exceeded, by a typically irreversible (Plastic) deformation can absorb impact energy transmitted during momentum transmission.
  • the energy absorbing structures 110 are typically designed in such a way that, in the event of an impulse transmission in the ⁇ x direction to the end region 101 of the passenger train carriage 100 and if a predetermined common reversible energy absorbing capacity of the two buffers 10 fixed to the carriage body is exceeded by a typically irreversible (plastic ) deformation can absorb an impact energy transmitted during momentum transmission.
  • the deformation path of the energy absorption structures 110 is at least as long as the deformation path of the energy absorption devices 180.
  • the energy absorbing structures 110 can ideally be designed in such a way that their energy absorbing is significantly lower than that of the energy absorbing devices 180 . This ensures that the energy absorption devices 180 function correctly.
  • the energy absorbing structures 110 typically operate at a common (initial or average) force level of at least 400 kN.
  • the energy absorbing structures 110 can be embodied as a respective structure made of light metal extrusion profiles or other extruded profiles, in particular aluminum extrusion profiles.
  • the energy absorbing structures 110 can also be embodied as a respective construction made of appropriate steel profiles and/or as appropriate sheet steel or aluminum constructions.
  • a UIC-561-compliant bellows (rubber bead) 20 is arranged on the covering 150 for sealing a transition to the following passenger train carriage.
  • the energy absorbing structures 110 may have at least substantially straight sidewalls that may be interconnected by cross braces.
  • the side walls of the energy absorbing structures 110a can also be expanded or expanded. be bulged, as shown in the schematic cross-sectional representation of an end region 101a of a passenger car 100 similar to the passenger car 100a.
  • the side walls of the energy absorbing structures 110b can also be bent or pre-kinked, as shown in the schematic cross-sectional illustration of an end region 101b of a passenger train carriage 100b similar to the passenger train carriage 100 .
  • the bellows can also be connected directly to the respective energy absorbing structures 110a, 110b.
  • Figure 3A 12 shows a schematic plan view from above and a schematic cross-sectional view, respectively, of a passenger carriage 200 according to UIC standard 561.
  • the passenger carriage 200 is similar to that referred to in FIGS Figures 1A, 1B passenger car 100 explained.
  • the passenger car 200 of type Z corresponds to this standard.
  • the energy absorption structures arranged in the deformation zones 220 can be designed as described above with reference to FIGS Figures 1B - 2B was explained.
  • Figure 3B illustrates schematic plan views of end portions of the above with reference to FIGS Figures 1A to 3A passenger coaches 100, 200 explained above.
  • a respective typical position of the deformation zones 120, 220 and the lateral bellows 20 in relation to the respective door/transition area 160, 260 is shown.
  • the plastically deformable energy absorbing structures arranged in the deformation zones 120, 220 are designed in the z-direction in such a way that a major part of the load transmitted during the deformation of the energy absorbing structures is dissipated via the underframe of the respective car body.
  • the energy absorbing structures can be flat, they can also be made weaker piece by piece or continuously with increasing distance from the base (increasing z coordinate).

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Description

    Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Reisezugwagen, insbesondere einen einer UIC-Norm genügenden Reisezugwagen, und ein mehrgliedriges Schienenfahrzeug mit einem Reisezugwagen.
    • Vorbekannter Stand der Technik
  • Die Wagenkastenverbindungen zwischen Wagenkästen eines mehrgliedrigen Schienenfahrzeuges für den Schienenpersonenverkehr weisen typischerweise jeweiligen Verwendungszwecken zugeordnete Baugruppen auf, unter anderem Zug - und Stoßeinrichtungen zur Zug - und Druckkraftübertragung bzw. Stoßenergieaufnahme, elektrische, pneumatische und hydraulische Verbindungen, sowie Übergangseinrichtungen für Personen zwischen benachbarten Wagen. So können die Wagenkästen eines mehrgliedrigen Schienenfahrzeuges über jeweilige Kupplungen oder Gelenke miteinander verbunden sein, die bei der normalen Fahrt des Schienenfahrzeuges die zwischen den benachbarten Wagenkästen auftretenden Längs-, Quer- und vertikalen Kräfte aufnehmen. Um im Fall einer Notbremsung oder gar eines Zusammenstoßes (Kollision/Crash) die kinetische Energie zuverlässig zwischen den Wagenkästen abzubauen, kann mindestens ein Energieverzehrglied (Stoßverzehrelement), z.B. ein Puffer, zwischen benachbarten Wagenkästen angeordnet sein. Dadurch sollen die Wagenkästen vor extremen mechanischen Belastungen, die anderenfalls das Schienenfahrzeug schädigen oder sogar zum Entgleisen bringen können, geschützt werden. Außerdem sollen dabei die Überlebensräume in den Wagen erhalten bleiben und die Wagenbeschleunigungen (Verzögerungen) unter einem Grenzwert bleiben, der ein Überleben von Personen in den Wagen ermöglicht.
  • Wenn die Wagenabstände zwischen Reisezugwagen vergleichsweise kurz sind, wie dies bspw. bei Reisezugwagen mit UIC-Übergängen der Fall ist (150 mm), steht für eine Energieaufnahme im Fall einer Kollision mittels eines oder mehrerer Puffer nur ein entsprechend kurzer Weg zur Verfügung. Daher werden derartige Reisezugwagen bisher auf sehr hohe Durchgangslasten ausgelegt. Somit kann die Energieaufnahme auch auf weiter hinten im Zugverband liegende Übergänge verteilt werden. Dies erfordert jedoch einen erheblichen konstruktiven Aufwand. Außerdem führt dies zu einer vergleichsweise hohen Rohbaumasse der Reisezugwagen.
  • So wird in der EP 2 873 579 A1 ein Schienenfahrzeug umfassend ein Untergestell mit einem Endträger an seinem Schienenwagenlängsrichtungsendabschnitt, seitliche Karosserien, eine Dachkarosserie, Seitenaußenplatten, die jeweils an beiden Schienenwagenlängsrichtungsendabschnitten des Schienenfahrzeugs angeordnet sind und die Seitenhüllen bilden, Eckpfosten, die sich von dem Endträger zu der Dachkarosserie erstrecken; und Zwischenkupplungselemente, die jeweils so konfiguriert sind, dass sie die Seitenaußenplatte und den Eckpfosten koppeln, wobei die Steifigkeit der Zwischenkupplungselemente in einer Schienenfahrzeuglängsrichtung geringer ist als die Steifigkeit der Zwischenkupplungelemente in einer vertikalen Richtung. Die Eckpfosten können eine Stoßbelastung aufnehmen (in Deformationsenergie umwandeln), die bei einem Aufprall des Schienenfahrzeugs entsteht. Wenn das Schienenfahrzeug kollidiert und sich der Eckpfosten verformt, wird die Verschiebung des Eckpfostens durch die Verformung des zwischen der Seitenaußenplatte und dem Eckpfosten befindlichen Zwischenkupplungselements aufgefangen. Dadurch kann die Verformung der seitlichen Außenplatten unterdrückt werden.
  • Außerdem schlägt die EP 1 897 775 A1 eine Karosserie eines Schienenfahrzeugs vor, die in der Lage ist, die Energie zu absorbieren, die beim Aufprall am Ende der Karosserie entsteht. Dabei ist ein Festigkeitselement entlang der Umfangsrichtung der Karosserie am Ende der Karosserie angeordnet, ein weiteres Festigkeitselement entlang der Umfangsrichtung an einer Position hinter dem Festigkeitselement angeordnet und Rippenelemente entlang der Längsrichtung der Karosserie angeordnet, die die beiden Festigkeitselemente verbinden. Außerdem ist eine Außenplatte zum Abdecken vorgesehen. Die Längsrichtung der Rippe entspricht der Längsrichtung der Karosserie. Die Rippenelemente bestehen jeweils aus zwei Flanschen und einem Steg, der die beiden Flansche verbindet, und die Seite mit dem Steg ist mit der Außenplatte mittels Kehlnahtschweißen verschweißt. Auf dem Flansch ist in der Mitte der Längsrichtung des Rippenteils eine zur Flanschkante hin geöffnete Kerbe ausgebildet. Beim Aufprall wird die Kerbe nach unten geklappt, wodurch das Rippenelement in die entgegengesetzte Richtung zu der Seite gebogen wird, an der die Außenplatte befestigt ist, so dass die Kollisionslast ausreichend aufgenommen werden kann, da die Außenplatte das Ausknicken des Rippenelements nicht stört. Diese Struktur erfordert jedoch zusätzlichen Platz in Längsrichtung des Schienenfahrzeugs, das dadurch verlängert wird, ohne dass die Passagierkapazität erhöht würde.
  • Weiterhin beschreibt die EP 0 915 001 A1 eine Vorrichtung zum Verbinden von Wagenkästen, vorzugsweise von Fahrzeugen des Schienen-Personenverkehrs, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen ringspantähnlichen Enden von Wagenkästen eine gummibalgähnliche Vorrichtung angeordnet ist, die aus einem elastisch verformbaren, mit Energieabsorptionseigenschaften ausgestatteten und nach Überschreitung vorgegebener Belastungsgrenzen unter weiterer Energieabsorption irreversibel plastisch verformbaren Werkstoff besteht, in den ringförmig über den gesamten Wagenkastenquerschnitt verteilte, mit Formfederbereichen ausgestattete Übertragungselemente integriert sind, die mittels Verbindungselementen die auftretenden Zugkräfte auf die Enden übertragen und in Verbindung mit dem Werkstoff der Vorrichtung die gleichmäßige Verteilung der Druckkräfte auf die Enden bewirken, sowie die belastungs- und fahrwegbedingten Relativbewegungen der Wagenkästen nicht behindern. Zur Aufnahme weiterer Stoßenergie, z. B. im Kollisionsfall, sind zusätzliche Verformungsbereiche in den Wagenkästen vorgesehen, was die Anwendbarkeit dieses Konzepts bei kurzen Wagenabständen zwischen Reisezugwagen einschränkt, oder deren Auslegung auf hohe Durchgangslasten erfordert.
  • Alternativ dazu wurde voreschlagen, einen größeren Teil der im Fall eines Zusammenstoßes abzubauenden kinetischen Energie an der Frontpartie des Schienenfahrzeugs abzubauen. Dies ist jedoch auch mit einem erheblichen konstruktiven Aufwand verbunden.
  • So beschreibt die WO2002036405A1 eine Stoßenergie-Verzehrvorrichtung für Fahrzeuge, insbesondere für Schienenfahrzeuge, gekennzeichnet durch Mittel zur Stoßenergieabsorption, wobei diese aktivierbar oder deaktivierbar sind und die Mittel zur Stoßenergieabsorption darin bestehen, dass beim Aktivieren der Mittel zur Stoßabsorption eine Frontpartie des Schienenfahrzeugs entgegen der Stoßrichtung, insbesondere entgegen der Fahrtrichtung ausgefahren, ausgeschwenkt und/oder ausgeschoben und der durch das Ausfahren, Ausschwenken und/oder Ausschieben der Frontpartie erzeugte Zwischenraum anschließend mit Energieabsorptionselementen mindestens teilweise, insbesondere vollständig gefüllt sind und/oder dass mindestens zwischen zwei benachbarten und beabstandeten Teilen des Fahrzeuges, insbesondere zwischen zwei Wagen eines Zuges vorhandene Zwischenräume mindestens teilweise, insbesondere vollständig mit Energieabsorptionselementen gefüllt sind.
  • Weiterhin beschreibt die EP 1 900 593 A2 ein Schienenfahrzeug für den Eisenbahnverkehr, mit einer Crashausrüstung zum Schutz der Fahrerkabine bei einem Aufprall oder einer frontalen Kollision mit einem Gegenstand. Die Crashausrüstung weist als energieabsorbierende Elemente einen Puffer und eine Crashbox auf, die zeitlich verzögert wirksam werden. Die Crashbox ist mit dem Wagenkasten fest verbunden und an ihrer Frontseite ist der Puffer befestigt. Dieser besteht aus einem Stempel, einem mit diesem verbundenen reversiblen Hubelement und einem irreversiblen energieabsorbierenden Hubelement, wobei das reversible Hubelement mit dem irreversiblen Hubelement in Berührungskontakt steht. Die Crashbox ist als doppelwandiges, gehäuseartiges Blechbauteil ausgebildet, deren innere und äußere Wandungen an örtlich definierten Stellen Bauteilschwächungen und in Längsrichtung verlaufende Abkantungen aufweisen, derart, dass sich die Crashbox während der Energieaufnahme durch Falt- und Stauchungsvorgänge verformt. Nach erfolgter Energieaufnahme bildet die Crashbox zusammen mit dem Puffer eine nahezu starre Einheit, die noch vorhandene Längskräfte in den Wagenkasten einleitet.
    Außerdem beschreiben die EP 0 826 569 A2 einen Aufprallschutzvorrichtung für Schienenfahrzeuge, wobei zwischen dem Hauptrahmen und den Pufferelementen Energieverzehrelemente mit kastenartigem Aufbau und viereckiger Querschnittsform angeordnet sein, die zur Kompensation von das Energieaufnahmevermögen der Pufferelemente überschreitender Aufprallenergie dienen, und die US 6 393 999 B1 eine Aufprallschutzvorrichtung für Schienenfahrzeuge, die ein oder mehrere energieabsorbierende Elemente aufweist, die am Hauptrahmen des Schienenfahrzeugs angebracht sind und eine kastenartige Struktur aufweisen.
    • Nachteile des Standes der Technik
  • Bei den bisher bekannten Lösungen zum Abbau der im Fall einer Kollision (Crashfall) zu absorbierenden (kinetischen) Energie zwischen Reisezugwagen mit kurzen Personenübergängen ist ein beträchtlicher Materialeinsatz in den Wagenkästen (separate Bauteile und/oder hinreichend steife Endwände) und/oder eine Verlängerung der Wagenkästen erforderlich.
    • Problemstellung
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Reisezugwagen für ein mehrgliedriges Schienenfahrzeug bereitzustellen, der einen zuverlässigen Abbau der bei einer Kollision zu absorbierenden Energie mit verringertem Materialeinsatz und/oder konstruktiv einfachen Mitteln erlaubt, und/oder platzsparend ist.
    • Erfindungsgemäße Lösung
  • Die obige Aufgabe wird durch einen Reisezugwagen nach Anspruch 1 und ein Schienenfahrzeug nach Anspruch 15 gelöst.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst ein Reisezugwagen einen Wagenkasten, aufweisend eine in einem Endbereich des Reisezugwagens angeordnete tragende Endwand, mindestens einen im Endbereich des Reisezugwagens angeordneten und mit dem Wagenkasten fest verbundenen Puffer aufweisend eine erste Arbeitsrichtung, und eine Energieaufnahmestruktur, die mit der tragenden Endwand in einer unmittelbaren kraftübertragenden Verbindung steht und eingerichtet ist, Energie aufzunehmen, wenn der Endbereich des Reisezugwagens einer in die erste Arbeitsrichtung wirkenden Impulsübertragung ausgesetzt wird, die zu einem Überschreiten einer typischerweise reversiblen Energieaufnahmekapazität des mindestens einen Puffers führt.
  • Dadurch, dass zusätzlich zu dem fest mit dem Wagenkasten verbundenen Puffer(n) eine Energieaufnahmestruktur vorgesehen ist, die mit der tragenden Endwand verbunden ist, kann erreicht werden, dass die Aufnahme einer Kollisionsenergie bzw. eines Anteils der Kollisionsenergie, der von der Front des Schienenfahrzeugs / (Crash-) Absorbern an der Frontseite des ersten Wagens des Schienenfahrzeugs und dem /den Puffer(n) nicht aufgenommen werden kann, zumindest teilweise durch die Energieaufnahmestruktur erfolgen kann. Dies verringert die Anforderungen an die Energieaufnahme des Wagenkastens im Crashfall. Insbesondere können die im Fall einer Kollision maximal in die Wagenkästen einzuleitenden Kräfte reduziert werden.
  • Im Ergebnis kann bei verringertem Materialeinsatz für die Wagenkästen (leichtere Wagen) und damit kostengünstiger als bisher ein zuverlässiger Abbau der bei einer Kollision des Schienenfahrzeugs mit einem Hindernis und/oder bei einer Notbremsung aufzunehmenden kinetischen Energie erreicht werden. Zudem können harte Anschläge vermieden werden. Dadurch, dass die Wagen des Schienenfahrzeugs leichter ausgelegt werden können, verringern sich außerdem die aufzunehmenden Energien bei einer Kollision weiter.
  • Dies ist aufgrund der relativ kurzen Arbeitswege zwischen den Wagen insbesondere für Schienenfahrzeuge mit Reisezugwagen, die einer UIC-Norm, insbesondere der Norm UIC 561 (8. Ausgabe vom 1.1.1991) genügen, von Bedeutung. Gemäß den UIC-Normen ist ein UIC-Übergang zwischen benachbarten Reisezugwagen nämlich nur 150 mm lang, während die Puffer der UIC-Reisezugwagen einen reversiblen Hub von 110 mm aufweisen müssen. Daher würden für eine weitere Energieaufnahme nur 40 mm zwischen den Reisezugwagen zur Verfügung stehen. Das ist für viele Crash-Fälle zu wenig.
  • Typischerweise werden durch die Energieaufnahmestruktur weder der/die Puffer noch weitere Energieabsorptionseinrichtungen des Reisezugwagens in ihrer jeweiligen spezifizierten Arbeits-/Wirkweise beeinflusst oder gar behindert. Bei den weiteren Energieabsorptionseinrichtungen kann es sich beispielsweise um eine in eine mit dem Wagenkasten verbundene Kupplungsvorrichtung zum Verbinden mit dem Wagenkasten eines weiteren Reisezugwagen integrierte Energieaufnahmevorrichtung für den normalen Fahrbetrieb handeln, insbesondere einen entsprechenden Elastomerdämpfer. Diese Energieabsorptionseinrichtung kann ergänzend zu dem/den Puffer(n) zum zumindest teilweisen Abdämpfen der beim normalen Fahrbetrieb über die Kupplungsvorrichtungen übertragenen Zug- und Stoßkräfte dienen, welche während des normalen Fahrbetriebs zwischen den einzelnen Wagenkästen auftreten können. Bei Überschreiten der normalen Betriebslast aber, etwa beim Aufprall des Fahrzeugs auf ein Hindernis (Crashfall) oder bei einem abrupten Abbremsen des Fahrzeugs, sind diese Energieabsorptionseinrichtungen aber unzureichend.
  • Die Puffer kann gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung eine Energieabsorptionseinrichtung bilden. Dazu kann der wenigstens eine Puffer als Crashpuffer ausgestaltet sein. Der Puffer kann neben einem reversiblen Hub einen irreversiblen Hub aufweisen. Durch den reversiblen Hub kann der Puffer bei einem Impuls bis zum Erreichen einer reversiblen Energieaufnahmekapazität Energie aufnehmen, ohne dass eine plastische Verformung stattfindet. Durch den irreversiblen Hub kann zusätzlich Energie aufgenommen werden, bis zum Erreichen einer irreversiblen Energieaufnahmekapazität.
  • Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Energieaufnahmestruktur erst nach Ausschöpfen der (gesamten) Energieaufnahmekapazität der Puffer inklusive gegebenenfalls vorhandener zusätzlicher Energieaufnahmevorrichtungen anspricht und die übertragene Energie zumindest teilweise absorbiert, zwischenspeichert und/oder abbaut.
  • Typischerweise arbeitet die Energieaufnahmestruktur bei der Impulsübertragung daher auf einem (anfänglichen oder mittleren) Kraftniveau von zumindest 400 kN oder sogar zumindest 500 kN.
  • Das (mittlere) Kraftniveau in der Energieaufnahmestruktur kann aber auch vom Schienenfahrzeugtyp abhängen, insbesondere von der (Leer-)Masse der Wagen.
  • Demgegenüber arbeiten die zusätzlichen, typischerweise reversiblen Energieaufnahmevorrichtungen auf einem (anfänglichen oder mittleren) Kraftniveau von maximal bis zu einigen Prozent des Kraftniveaus der Energieaufnahmestruktur.
  • Ebenso arbeiten der/die Puffer auf einem (anfänglichen oder mittleren) Kraftniveau von maximal 20 % oder sogar nur von maximal 10 % des Kraftniveaus der Energieaufnahmestruktur.
  • Das Kraftniveau der Energieaufnahmestruktur (als auch der Puffer und zusätzlichen Energieaufnahmevorrichtungen) kann über seinen gesamten Arbeitsweg konstant, monoton oder sogar streng monoton ansteigend sein. Das mittlere Kraftniveau ergibt sich aus dem Quotienten aus der von der Energieaufnahmestruktur insgesamt aufnehmbaren Energie und dem dazu zur Verfügung stehenden Arbeitsweg.
  • Typischerweise ist die Energieaufnahmestruktur destruktiv ausgebildet, insbesondere plastisch verformbar.
  • Die Energieaufnahme der Energieaufnahmestruktur ist daher typischerweise irreversibel. Sie kann aber auch reversibel oder teilreversibel erfolgen.
  • Aufgrund der (im Wesentlichen) konstanten Kraft während der Energieaufnahme lassen sich die auf einer plastischen Verformung basierenden Energieaufnahmestrukturen häufig einfacher dimensionieren als z.B. auf gashydraulischen Energieaufnahmeelementen basierende Energieaufnahmestrukturen.
  • Typischerweise weist die (plastisch verformbare) Energieaufnahmestruktur mindestens eine Blechkonstruktion oder eine Konstruktion aus Leichtmetallextrusionsprofilen auf oder wird davon gebildet.
  • Damit lassen sich auf einfache Weise relativ leichte Energieaufnahmestrukturen mit den gewünschten Kraftniveaus realisieren bzw. in die Reisewagen integrieren. Insbesondere kann die Energieaufnahmestruktur Stahl oder Aluminium aufweisen.
  • Die Energieaufnahmestruktur ist typischerweise fest mit der tragenden Endwand verbunden.
  • Dabei kann die Energieaufnahmestruktur lösbar mit der tragenden Endwand verbunden, insbesondere verschraubt sein.
  • Alternativ dazu kann die Energieaufnahmestruktur aber auch nicht lösbar mit der tragenden Endwand verbunden sein, insbesondere mit der tragenden Endwand verschweißt oder verklebt sein.
  • Erfindungsgemäß stehen die Energieaufnahmestruktur und die tragende Endwand in einer direkten bzw. unmittelbaren kraftübertragenden Verbindung. Die Energieaufnahmestruktur kann insbesondere direkt mit der tragenden Endwand verbunden, direkt an der tragenden Endwand angeordnet und/oder direkt an der tragenden Endwand befestigt sein.
  • Außerdem kann der Reisezugwagen eine mit der tragenden Endwand verbundene Verkleidung aufweisen, wobei die Energieaufnahmestruktur in einer zwischen der Endwand und der Verkleidung gebildeten Deformationszone angeordnet ist.
  • Die Energieaufnahmestruktur kann gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung eine Haltestruktur zur Befestigung von Anbauelementen, insbesondere der Verkleidung bilden. Die Energieaufnahmestruktur kann gemäß einer Variante eine Außenwand des Wagenendes bilden.
  • Insbesondere kann die Energieaufnahmestruktur derart ausgestaltet sein, dass bei einer Impulsübertragung eine weitere Energieabsorptionseinrichtung des Reisezugwagens nicht in ihrer jeweiligen spezifizierten Wirkweise beeinträchtigt ist. Beispielsweise kann eine Haltestruktur bildende Energieaufnahmestruktur ausgestaltet sein, in einem Crashfall zu kollabieren, wobei die Energieaufnahmekapazität der Energieaufnahmestruktur signifikant kleiner ist als die Energieaufnahmekapazität der weiteren Energieaufnahmestruktur. Bevorzugt beträgt die Energieaufnahmekapazität weniger als 50 %, vorzugsweise weniger als 25 %, äußerst vorzugsweise weniger als 10 % der Energieaufnahmekapazität der weiteren Energieaufnahmestruktur.
  • Um die Energieaufnahme durch die weitere Energieaufnahmestruktur nicht zu beeinträchtigen, ist der Deformationsweg der Energieaufnahmestrukturen wenigstens so lang wie der Deformationsweg der weiteren Energieaufnahmestrukturen.
  • Insbesondere kann die Deformationszone einem bisher nicht genutzten Bereich im Endbereich des Reisezugwagens entsprechen, die bei Reisezugwagen der vergleichsweise alten UIC-Normen, dessen über den elastischen Hub der Puffer spezifizierte Crashverhalten modernen Ansprüchen nicht vollständig genügt, häufig vorhanden sind. Dementsprechend kann ein verbessertes Crashverhalten dieser Reisezugwagen erreicht werden.
  • Dabei kann vorgesehen sein, dass die Deformationszone von einem Teil des Wagenkastens gebildet wird.
  • Es kann aber auch vorgesehen sein, die Deformationszone als ein Anbauteil an den Wagenkasten zu realisieren.
  • Beispielsweise kann ein existierender Reisezugwagen der UIC-Norm entsprechend nachgerüstet werden.
  • Alternativ dazu kann vorgesehen sein, einen oder sogar mehrere neue Reisezugwagen gemäß der UIC-Norm und mit einer jeweiligen hierin beschriebenen Energieaufnahmestruktur mit existierenden Reisezugwagen der UIC-Norm (ohne die hierin beschriebenen Energieaufnahmestrukturen) in einem Schienenfahrzeug zu verbinden. Auch dadurch lässt sich das Crashverhalten des Schienenfahrzeugs gemäß der jeweiligen UIC-Norm verbessern.
  • Die Energieaufnahmestruktur weist funktionsbedingt typischerweise eine zur ersten Arbeitsrichtung zumindest im Wesentlichen parallele (Haupt-) Arbeitsrichtung auf.
  • Außerdem hat die Energieaufnahmestruktur in der ersten Arbeitsrichtung typischerweise eine Dimension (Ausdehnung) in einem Bereich von 50 mm bis 500 mm. Es hat sich gezeigt, dass bei einer derartigen Dimensionierung der Energieaufnahmestruktur (und der zusätzlichen Deformationszone) UIC-Norm-konforme Reisezugwagen, die modernen Crash Anforderungen genügen, mit vergleichsweise einfachen Mitteln realisiert werden können.
  • Der Reisezugwagen kann auch zwei Energieaufnahmestrukturen (Energieaufnahmesubstrukturen) aufweisen, die typischerweise fest mit der tragenden Endwand verbunden sind, und die jeweils in einer von zwei voneinander beabstandeten und zwischen der Endwand und der Verkleidung gebildeten Deformationszonen angeordnet sind.
  • Wenn der Reisezugwagen einer UIC-Norm genügt, ist zudem im Endbereich, insbesondere in einem Tür- und/oder Übergangsbereich für einen anzukoppelnden weiteren Reisezugwagen ein Balg vorgesehen.
  • Dabei kann der Balg außen auf der Verkleidung angeordnet sein, wobei die Verkleidung zwischen dem Balg und der tragenden Endwand angeordnet sein kann.
  • Außerdem kann der Balg an der Energieaufnahmestruktur befestigt sein.
  • Der Balg dient dem Komfort der Passagiere und soll den Übergang auch bei Kurven geschlossen halten. Der Balg hat typischerweise keine (oder eine vernachlässigbare, die Energieaufnahmestruktur im Crashfall unterstützende) Stoßenergie-absorbierende Funktion. Für seine abdichtende Funktion ist es jedoch günstig, wenn der Balg möglichst am Übergangsbereich am Wagenende (Endbereich des Reisezugwagens), insbesondere an der Energieaufnahmestruktur befestigt bzw. angeordnet ist.
  • Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen können beliebig miteinander kombiniert werden.
    • Kurzbeschreibung der Figuren
  • Die beiliegenden Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsformen und dienen zusammen mit der Beschreibung der Erläuterung der Prinzipien der Erfindung. Die Elemente der Zeichnungen sind relativ zueinander und nicht notwendigerweise maßstabsgetreu.
  • Gleiche Bezugszeichen bezeichnen entsprechend ähnliche Teile.
    • Figur 1A zeigt eine schematische Darstellung eines Reisezugwagens gemäß einem Ausführungsbeispiel.
    • Figur 1B zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des in Figur 1A dargestellten Reisezugwagens gemäß einem Ausführungsbeispiel.
    • Figur 2A zeigt eine schematische Darstellung eines Endbereichs eines Reisezugwagens gemäß einem Ausführungsbeispiel.
    • Figur 2B zeigt eine schematische Darstellung eines Endbereichs eines Reisezugwagens gemäß einem Ausführungsbeispiel.
    • Figur 3A zeigt eine schematische Darstellung eines Reisezugwagens gemäß einem Ausführungsbeispiel.
    • Figur 3B zeigt eine weitere schematische Darstellung des in Figur 1A bzw. 3A dargestellten Reisezugwagens gemäß Ausführungsbeispielen.
  • Aus Gründen der einfacheren Orientierung wird in den Figuren auch ein jeweiliges Kartesisches Koordinatensystem dargestellt, wobei "x" und "y" horizontale Koordinaten bzw. horizontal Richtungen und "z" vertikale Koordinaten bzw. eine vertikale Richtung repräsentieren. Dabei ist die x-Richtung parallel zu einer Längsachse des jeweils dargestellten Reisezugwagens gewählt. Die "-x"-Richtung kann einer normalen Fahrtrichtung des Reisezugwagen in einem Schienenfahrzeug und/oder einer Arbeitsrichtung von Energieaufnahmestrukturen und/oder Puffern bzw. einer Impulsübertragungsrichtung auf Energieaufnahmestrukturen und/oder Puffer im Crashfall entsprechen.
    • Ausführungsbeispiele
  • Figur 1A zeigt eine schematische Aufsicht von oben auf bzw. eine schematische Querschnittsdarstellung eines Reisezugwagens 100 gemäß der UIC-Norm 561, Bauart A. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist nur ein hinterer Teil des Reisezugwagen 100 mit einem Gang, einem WC, zwei seitlichen Türbereichen 170, sowie einem Tür- und Übergangsbereich zu einem benachbarten, sich typischerweise in x-Richtung unmittelbar anschließenden Reisezugwagen gleichen Typs (nicht dargestellt in Figur 1A). Außerdem werden aus Gründen der Übersichtlichkeit vom Wagenkasten des Reisezugwagens lediglich eine linke und eine rechte Seitenwand 130 sowie zwei exemplarische, im hinteren Endbereich 101 angeordnete tragende Endwände 140 dargestellt.
  • In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel befindet sich zwischen der linken und der rechten Endwand 140 ein Türbereich mit zwei Schiebetüren.
  • Außerdem ist an jeder der Endwände 140 eine Verkleidung 150, zum Beispiel eine GFK-Verkleidung angebracht, sodass eine jeweilige Deformationszone 120 im Endbereich 101 gebildet ist. In Richtung der als Strich-Punkt-Linie dargestellten Längsachse (x- Richtung) des Reisezugwagens 100 können die Deformationszonen 120 eine Ausdehnung Δx von 50 mm bis 500 mm haben. Die zusätzlich eingezeichnete Größe Dx bezeichnet den halben Wagenabstand (Abstand der Verkleidungen, entspricht 75 mm) gemäß UIC-Norm.
  • Wie in Figur 1B dargestellt wird, ist in jeder der beiden Deformationszonen 120 eine jeweilige Energieaufnahmestruktur 110 angeordnet, die fest mit der entsprechenden Endwand 140 verbunden ist. Die Energieaufnahmestruktur 110 dient als Haltestruktur für die Verkleidung 150, des Weiteren einer Energieaufnahme im Crashfall, um eine gesteuerte Deformation des Endbereichs 101 des Reisezugwagens zu ermöglichen.
  • Um eine möglichst gleichmäßige Energieaufnahme durch die Energieaufnahmestrukturen 110 zu ermöglichen, sind die beiden Energieaufnahmestrukturen 110 typischerweise symmetrisch bezüglich einer vertikal orientierte Symmetrieebene (y = (y1+y2)/2), in der auch die Längsachse liegen kann, angeordnet.
  • Im Endbereich des Reisezugwagens sind Puffer 10 vorgesehen, die sich in x-Richtung über die Verkleidung 150 hinaus erstrecken. Die Puffer 10 weisen einen reversiblen Hub auf, durch den eine Energieaufnahme möglich ist, ohne dass eine irreversible Verformung stattfindet. Zwischen der tragenden Endwand 140 und der Verkleidung 150 können die Puffer 10 jeweils eine Energieabsorptionseinrichtung 180 aufweisen, die bei Überschreiten einer vorgegebenen gemeinsamen reversiblen Energieaufnahmekapazität der beiden fest mit dem Wagenkasten verbundenen Puffer 10 durch eine typischerweise irreversible (plastische) Deformation eine bei der Impulsübertragung übertragene Stoßenergie aufnehmen können.
  • Außerdem sind die Energieaufnahmestrukturen 110 typischerweise so ausgeführt, dass sie im Fall einer Impulsübertragung in -x-Richtung auf den Endbereich 101 des Reisezugwagens 100 und bei Überschreiten einer vorgegebenen gemeinsamen reversiblen Energieaufnahmekapazität der beiden fest mit dem Wagenkasten verbundenen Puffer 10 durch eine typischerweise irreversible (plastische) Deformation eine bei der Impulsübertragung übertragene Stoßenergie aufnehmen können. Um die Energieaufnahme durch die Energieabsorptionseinrichtungen 180 nicht zu beeinträchtigen, ist der Deformationsweg der Energieaufnahmestrukturen 110 wenigstens so lang wie der Deformationsweg der Energieabsorptionseinrichtungen 180.
  • Idealerweise können zudem die Energieaufnahmestrukturen 110 derart ausgestaltet sein, dass ihre Energieaufnahme deutlich geringer als die der Energieabsorptionseinrichtungen 180 ist. Damit ist eine einwandfreie Funktion der Energieabsorptionseinrichtungen 180 gewährleistet.
  • Dabei arbeiten die Energieaufnahmestrukturen 110 typischerweise bei einem gemeinsamen (anfänglichen oder mittleren) Kraftniveau von zumindest 400 kN.
  • Beispielsweise können die Energieaufnahmestrukturen 110 als jeweilige Konstruktion aus Leichtmetallextrusionsprofilen oder anderen Strangprofilen, insbesondere aus Aluminiumextrusionsprofile ausgeführt sein. Die Energieaufnahmestrukturen 110 können aber auch als jeweilige Konstruktion aus entsprechenden Stahlprofilen und oder als entsprechende Stahl-oder Aluminium-Blechkonstruktionen ausgeführt sein.
  • Wie in den Figuren 1A, 1B weiter dargestellt wird, ist in dem exemplarischen Ausführungsbeispiel auf der Verkleidung 150 ein UIC-561-konformer Balg (Gummiwulst) 20 zum Abdichten eines Übergangs zum nachfolgenden Reisezugwagen angeordnet.
  • Falls längere Deformationswege Δx wünschenswert sein sollten, kann auch von den grundlegenden Abmessungen der UIC-Norm abgewichen werden, zum Beispiel durch verändern der Position der Durchgangstüren.
  • Wie weiter in Figur 1B dargestellt wird, können die Energieaufnahmestrukturen 110 zumindest im Wesentlichen gerade Seitenwände aufweisen, die durch Querstreben miteinander verbunden sein können.
  • Alternativ dazu können die Seitenwände der Energieaufnahmestrukturen 110a auch aus-bzw. vorgebeult sein, wie in der schematischen Querschnittsdarstellung eines Endbereichs 101a eines zum Reisezugwagen 100 ähnlichen Reisezugwagens 100a gezeigt wird.
  • Die Seitenwände der Energieaufnahmestrukturen 110b können aber auch ge- bzw. vorgeknickt sein, wie in der schematischen Querschnittsdarstellung eines Endbereichs 101b eines zum Reisezugwagen 100 ähnlichen Reisezugwagens 100b gezeigt wird.
  • Wie in den Figuren 2A, 2B weiter dargestellt wird, kann der Balg auch direkt mit den jeweiligen Energieaufnahmestrukturen 110a, 110b verbunden sein.
  • Figur 3A zeigt eine schematische Aufsicht von oben auf bzw. eine schematische Querschnittsdarstellung eines Reisezugwagens 200 gemäß der UIC-Norm 561. der Reisezugwagen 200 ist ähnlich wie der oben mit Bezug zu den Figuren 1A, 1B erläuterte Reisezugwagen 100. Jedoch entspricht der Reisezugwagen 200 der Bauart Z dieser Norm. Die in den Deformationszonen 220 angeordneten Energieaufnahmestrukturen können so ausgeführt sein, wie dies oben mit Bezug zu den Figuren 1B - 2B erläutert wurde.
  • Figur 3B illustriert schematische Aufsichten auf Endbereiche der oben mit Bezug zu den Figuren 1A bis 3A erläuterten Reisezugwagen 100, 200. Insbesondere wird eine jeweilige typische Lage der Deformationszonen 120, 220 und der seitlichen Bälge 20 zum jeweiligen Tür-/ Übergangsbereich 160, 260 dargestellt.
  • Typischerweise sind die in den Deformationszonen 120,220 angeordneten plastisch verformbaren Energieaufnahmestrukturen in z-Richtung so ausgeführt, dass ein Hauptteil der bei der Deformation der Energieaufnahmestrukturen übertragenen Last über das Untergestell des jeweiligen Wagenkastens abgeführt wird.
  • Dementsprechend können die Energieaufnahmestrukturen zwar flächig, aber auch stückweise oder stetig mit zunehmendem Abstand vom Untergestell (größer werdender z-Koordinate) schwächer ausgeführt sein.
  • Wenngleich hierin spezifische Ausführungsformen dargestellt und beschrieben worden sind, liegt es im Rahmen der vorliegenden Erfindung, die gezeigten Ausführungsformen geeignet zu modifizieren, ohne vom durch die Ansprüche definierten Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    Energieaufnahmeelement / Puffer
    20
    Balg / Gummiwulst
    100, 200
    Reisezugwagen gemäß UIC-Norm
    101, 201
    Endbereich des Reisezugwagens
    110-110b
    Energieaufnahmestruktur (plastisch verformbar, destruktiv ausgebildet)
    120, 220
    (zusätzliche) Deformationszone
    130, 230
    tragende Seitenwand des Wagenkastens
    140, 240
    tragende Endwand des Wagenkastens
    150, 250
    (GFK-) Verkleidung
    160, 260
    Türbereich, Übergangsbereich
    170, 270
    seitlicher Türbereich
    180
    Energieabsorptionseinrichtung des Puffers
    Dx
    halbe Dimension/Länge des UlC-Wagenabstandes
    Δx
    Deformationsweg (Dimension/Länge der zusätzlichen Deformationszone in Längsrichtung des Reisezugwagens)
    -x
    Arbeitsrichtung des Puffers / der Energieaufnahmestruktur

Claims (15)

  1. Reisezugwagen (100, 200), aufweisend:
    - einen Wagenkasten, aufweisend eine in einem Endbereich (101, 201) des Reisezugwagens (100, 200) angeordnete tragende Endwand (140, 240);
    - mindestens einen im Endbereich (101, 201) des Reisezugwagens angeordneten und mit dem Wagenkasten fest verbundenen Puffer (10), aufweisend eine erste Arbeitsrichtung (-x); und
    - wenigstens eine Energieaufnahmestruktur (110-110b, 210), die mit der tragenden Endwand (140, 240) in einer unmittelbaren kraftübertragenden Verbindung steht und eingerichtet ist, Energie aufzunehmen, wenn der Endbereich (101, 201) des Reisezugwagens einer in die erste Arbeitsrichtung (-x) wirkenden Impulsübertragung ausgesetzt wird, die zu einem Überschreiten einer reversiblen Energieaufnahmekapazität des mindestens einen Puffers (10) führt.
  2. Reisezugwagen (100, 200) nach Anspruch 1, wobei die Energieaufnahmestruktur (110-110b, 210) eingerichtet ist, bei der Impulsübertragung auf einem anfänglichen Kraftniveau von zumindest 400 kN zu arbeiten, und/oder den mindestens einen Puffer (10) und/oder mindestens eine weitere Energieabsorptionseinrichtung (180) des Reisezugwagens (100, 200) nicht in ihrer jeweiligen spezifizierten Wirkweise zu beeinträchtigen.
  3. Reisezugwagen (100, 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Energieaufnahmestruktur (110-110b, 210) destruktiv ausgebildet ist und/oder plastisch verformbar ist.
  4. Reisezugwagen (100, 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend eine mit der Endwand (140, 240) verbundene Verkleidung (150, 250), wobei die Energieaufnahmestruktur (110-110b, 210) in einer zwischen der Endwand (140, 240) und der Verkleidung (150, 250) gebildeten Deformationszone (120, 220) angeordnet ist.
  5. Reiszugwagen (100, 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Energieaufnahmestruktur (110-110b, 210) eine Haltestruktur zur Befestigung von Anbauelementen bildet.
  6. Reiszugwagen (100, 200) nach Anspruch 4 und 5, wobei die Energieaufnahmestruktur (110-110b, 210) eine Haltestruktur zur Befestigung der Verkleidung (150, 250) bildet.
  7. Reisezugwagen (100, 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Reisezugwagen (100, 200) zwei Energieaufnahmestrukturen (110-110b, 210) aufweist, die jeweils mit der tragenden Endwand (140, 240) in einer unmittelbaren kraftübertragenden Verbindung stehen, wobei die zwei Energieaufnahmestrukturen eingerichtet sind, bei der Impulsübertragung auf einem summarischen Kraftniveau von zumindest 400 kN zu arbeiten, und/oder wobei die zwei Energieaufnahmestrukturen (110-110b, 210) jeweils in einer von zwei voneinander beabstandeten und zwischen der Endwand (140, 240) und der Verkleidung (150, 250) gebildeten Deformationszonen (120, 220) angeordnet sind.
  8. Reisezugwagen (100, 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die jeweilige Energieaufnahmestruktur (110-110b, 210) eine zur ersten Arbeitsrichtung parallele Arbeitsrichtung aufweist, und/oder wobei die jeweilige Energieaufnahmestruktur (110-110b, 210) in der ersten Arbeitsrichtung eine Dimension (Δx) in einem Bereich von 50 mm bis 500 mm aufweist.
  9. Reisezugwagen (100, 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die jeweilige Energieaufnahmestruktur (110-110b, 210) mindestens eine Blechkonstruktion oder eine Konstruktion aus Leichtmetallextrusionsprofilen aufweist, und/oder wobei die jeweilige Energieaufnahmestruktur (110-110b, 210) Stahl oder Aluminium aufweist.
  10. Reisezugwagen (100, 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die jeweilige Energieaufnahmestruktur (110-110b, 210) mit der tragenden Endwand (140, 240) lösbar verbunden, insbesondere verschraubt ist, oder wobei die jeweilige Energieaufnahmestruktur (110-110b, 210) nicht lösbar mit der tragenden Endwand (140, 240) verbunden ist, insbesondere mit der tragenden Endwand (140, 240) verschweißt oder verklebt ist.
  11. Reisezugwagen (100, 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die jeweilige Energieaufnahmestruktur (110-110b, 210) direkt mit der tragenden Endwand verbunden und/oder direkt an der tragenden Endwand angeordnet ist.
  12. Reisezugwagen (100, 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Reisezugwagen (100, 200) einer UIC-Norm, insbesondere der UIC- Norm 561 genügt.
  13. Reisezugwagen (100, 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Reisezugwagen (100, 200) im Endbereich (101, 201), insbesondere in einem Tür- und/oder Übergangsbereich (160, 260) für einen anzukoppelnden weiteren Reisezugwagen einen Balg (20) aufweist, wobei der Balg (20) insbesondere an der Energieaufnahmestruktur (110-110b, 210) befestigt ist.
  14. Reisezugwagen (100, 200) nach Anspruch 4 und 13, wobei der Balg (20) außen auf der Verkleidung (150, 250) angeordnet ist, und/oder wobei die Verkleidung (150, 250) zwischen dem Balg (20) und der tragenden Endwand (140, 240) angeordnet ist.
  15. Schienenfahrzeug, aufweisend einen Reisezugwagen (100, 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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