EP3778335A1 - Schienenfahrzeug mit dach - Google Patents

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EP3778335A1
EP3778335A1 EP20184508.8A EP20184508A EP3778335A1 EP 3778335 A1 EP3778335 A1 EP 3778335A1 EP 20184508 A EP20184508 A EP 20184508A EP 3778335 A1 EP3778335 A1 EP 3778335A1
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roof
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Marcus Worsch
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Siemens Mobility GmbH
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    • 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
    • B61D17/12—Roofs

Definitions

  • the invention relates to a rail vehicle with a roof.
  • Roofs of rail vehicles especially in local passenger transport, e.g. trams, underground trains, etc., are made from sheet metal, among other things.
  • profile sheets are usually used for the construction of such roofs.
  • Profile sheets are canted sheets and consist of several alternating profile valleys and profile mountains, which are connected to one another with bevels.
  • the profile mountains are also referred to as webs or raised beads, the profile valleys as depressions, deep beads or beads, which is why these profiled sheets are also referred to as beaded sheets.
  • the profile or corrugated sheets currently commonly used as roof structures have a constant wall and thus material thickness, also due to production.
  • the weight of a rail vehicle especially in local passenger transport, e.g. for trams, etc., is a decisive operating factor, e.g. for compliance with specified wheel loads, the weight saving is an important factor in the development of rail vehicles or parts thereof.
  • the area moment of inertia that determines the bending, buckling and compressive rigidity of profiled sheets is essentially influenced by an accumulation of material on the profile peaks and valleys, which are dimensioning for and thus decisive Has an influence on the material thickness of the corrugated sheet metal. Therefore, the material thickness provided for the profile peaks and valleys in the area of the slopes is not necessary to the same extent, so that the material thickness in the area of the slopes can be correspondingly lower compared to the material thickness in the area of the profile peaks and valleys.
  • the invention is based on the object of specifying a rail vehicle with a roof which is lighter and less expensive.
  • the roof of a rail vehicle wherein the roof is a profiled sheet with several, alternately successive profile valleys and profile peaks, and wherein the alternately successive profile valleys and profile peaks are each connected with at least one slope, according to the invention designed such that at least one part at least of a slope between a first and a second profile valley or a first and a second profile mountain has a smaller material thickness d than the material thickness D of the profile valleys or profile mountains connected to the slope.
  • the solution according to the invention has the advantage that, by reducing the material thickness in the area of the slopes, correspondingly less material is required for the production of the profiled sheet and the roof of the rail vehicle is therefore significantly lighter and can therefore also be produced more cost-effectively, with the bending, dent - and compressive rigidity of the profiled sheet and thus of the roof is not or only insignificantly influenced.
  • all of the slopes of the profiled sheet metal have a smaller material thickness d than the material thickness D of the profile valleys or profile peaks connected to the slopes.
  • the material thickness in the transition areas between the slope and the connected profile valley increases continuously from the material thickness d of the slope to the material thickness D of the profile valley. This avoids hard transitions, i.e. jumps in the material thickness between the incline and the connected profile valley, which minimizes the risk of possible break points under load at these points and thus does not have a negative effect on maintenance intensity.
  • the material thickness in the transition areas between the slope and the connected profile mountain increases continuously from the material thickness d of the slope to the material thickness D of the profile mountain. In this way, hard transitions, i.e. jumps in the material thickness, even between the incline and the connected profile mountain, are avoided, which minimizes the risk of possible break points under load at these points as well.
  • the maintenance activities are also not negatively affected.
  • the profile sheet is particularly preferably designed as a trapezoidal sheet.
  • a trapezoidal sheet has a trapezoidal cross-section and is very variable with regard to the corresponding dimensions, e.g. lengths of the raised and lowered beads, bevels, angles between deep beads and bevels, material thickness, etc., and is also easy and inexpensive to produce and is therefore particularly good for construction or production of a roof for a rail vehicle, especially in local passenger transport, for example for trams, subways, etc., suitable.
  • a roof of a rail vehicle is designed as a profile sheet with alternating profile peaks and profile valleys, which are each connected to one another with slopes, wherein the slopes, or at least some of the slopes, according to the invention have a lower material thickness than the profile mountains and / or profile valleys.
  • the material thickness increases continuously from the material thickness of the slope to the material thickness of the corresponding profile mountain and / or profile valley.
  • Fig. 1 shows a cross section of a profile sheet according to the invention (1).
  • the profiled sheet (1) designed here as a trapezoidal sheet, consists of several alternating profile valleys (2) and profile peaks (3), the alternating profile valleys (2) and profile peaks (3) each with bevels (4) with one another are connected.
  • the profile valleys (2) and profile peaks (3) have a material thickness of thickness D and the bevels (4) have a lower material thickness of thickness d in comparison.
  • the material thickness d is in the area of the slopes (4 ) compared to the material thickness D in the area of the profile valleys (2) and profile mountains (3), significantly reduced, which reduces both the total weight and the production costs of the roof.
  • the reduction to the material thickness d in the area of the slopes (4) compared to the material thickness D in the area of the profile valleys (2) and profile peaks (3) is variable and adjustable and can be adjusted accordingly as required. A weight saving of up to 20% on the total weight of the roof is possible.
  • Fig. 2 shows an enlarged detail of the cross section of a profiled sheet metal (1) according to the invention.
  • Fig. 2 is based on a profile valley (2) with the material thickness D the course of a cross-section of a profile sheet according to the invention (1) over a slope (4) with material thickness d, a profile mountain (3) with material thickness D, slope (4) with material thickness d, profile valley (2) with material thickness D and again via a slope (4) with material thickness d to a profile mountain (3) with material thickness D, etc., shown by way of example.
  • transition areas (5) between profile mountain (3) and slope (4), slope (4) and profile valley (2), profile valley (2) and slope (4) as well as slope (4) and profile mountain (3) are shown, in which the material thickness changes continuously.
  • this changes based on the material thickness D of the profile mountain (3) to the material thickness d of the slope (4) to the material thickness D of the profile valley (2) to the material thickness d of the slope (4) to the material thickness D of the profile mountain (3), etc.
  • hard transitions that is, jumps in the material thickness between the slopes (4) and the respectively connected profile peaks (3) or profile valleys (2) are avoided, which minimizes the risk of possible breakages when stressed at these points.
  • the length of the transition areas (5) is not fixed to a specific length, but can be set / adapted to the desired length as required.
  • the transition areas (5) are preferably selected as small as possible, so that, conversely, the largest possible part of the respective bevel (4), ideally the entire length of the bevel (4), the material thickness d.
  • the transition areas (5) can also extend to a certain extent into the actual area of the profile valleys (2) or profile peaks (3), so that the profile peaks (3) and troughs (2) also contribute a certain proportion to the weight reduction . This is partly due to manufacturing technology, but can also be deliberately expanded within certain limits in order to reduce the weight even further. The vast majority of the weight reduction comes from reducing the material in the area of the slopes (4).
  • Fig. 3 shows a rail vehicle (10) with a roof (15) according to the invention.
  • the roof (15) which is made from the sheet metal profile according to the invention, can also be adapted accordingly at any time without any problems to existing, necessary superstructures of a rail vehicle (10), shown here as an example by a pantograph (20).

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug mit einem Dach.Das Dach des Schienenfahrzeugs ist dabei als Profilblech mit abwechselnd Profilbergen und Profiltälern, die jeweils mit Schrägen miteinander verbunden sind, ausgeführt, wobei die Schrägen, bzw. zumindest ein Teil der Schrägen, erfindungsgemäß eine geringere Materialstärke als die Profilberge und/oder Profiltäler haben.In den Übergängen zwischen Schräge und Profilberg und/oder Profiltal nimmt dabei die Materialstärke kontinuierlich von der Materialstärke der Schräge bis zur Materialstärke des korrespondierenden Profilberges und/oder Profiltales zu.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug mit Dach.
  • Dächer von Schienenfahrzeugen, insbesondere im Personennahverkehr, beispielsweise Straßenbahnen, U-Bahnen, etc., werden u.a. aus Blechen gefertigt.
  • Da ebene, glatte Bleche eine wesentlich niedrigere Biege-, Beul- und Drucksteifigkeit als Profilbleche aufweisen, werden zur Konstruktion solcher Dächer in der Regel Profilbleche verwendet.
  • Profilbleche sind gekantete Bleche und bestehen aus mehreren, abwechselnd aufeinander folgenden Profiltälern und Profilbergen, die jeweils mit Schrägen miteinander verbunden sind. Die Profilberge werden auch als Stege oder Hochsicken, die Profiltäler als Vertiefungen, Tiefsicken oder Sicken bezeichnet, weshalb diese Profilbleche auch als Sickenbleche bezeichnet werden.
  • Die derzeitig üblicherweise als Dachkonstruktionen verwendeten Profil- oder Sickenbleche haben, u.a. auch fertigungsbedingt, eine konstante Wand- und somit Materialstärke.
  • Da das Gewicht eines Schienenfahrzeugs, insbesondere auch im Personennahverkehr, also z.B. bei Straßenbahnen, etc., ein ausschlaggebender Betriebsfaktor, z.B. zur Einhaltung vorgegebener Radlasten ist, ist die Gewichtseinsparung ein wichtiger Faktor bei der Entwicklung von Schienenfahrzeugen bzw. Teilen davon.
  • Das für die Biege-, Beul- und Drucksteifigkeit von Profilblechen bestimmende Flächenträgheitsmoment wird im Wesentlichen durch eine Materialanhäufung auf den Profilbergen und -tälern beeinflusst, welche dimensionierend für und somit entscheidenden Einfluss auf die Materialstärke der Sickenbleche ist bzw. hat. Daher ist die, für die Profilberge und -täler vorgesehene Materialstärke im Bereich der Schrägen nicht im selben Maß erforderlich, sodass die Materialstärke im Bereich der Schrägen im Vergleich zur Materialstärke im Bereich der Profilberge und -täler entsprechend geringer sein kann.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schienenfahrzeug mit einem Dach anzugeben, welches leichter und kostengünstiger ist.
  • Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1. Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den Merkmalen der abhängigen Patentansprüche wieder.
  • Dabei ist das Dach eines Schienenfahrzeugs, wobei das Dach ein Profilblech mit mehreren, abwechselnd aufeinander folgenden Profiltälern und Profilbergen ist, und wobei die abwechselnd aufeinander folgenden Profiltäler und Profilberge jeweils mit wenigstens einer Schräge miteinander verbunden sind, erfindungsgemäß derart ausgestaltet, dass wenigstens ein Teil wenigstens einer Schräge zwischen einem ersten und einem zweiten Profiltal oder einem ersten und einem zweiten Profilberg eine geringere Materialstärke d als die Materialstärke D der, jeweils mit der Schräge verbundenen Profiltäler oder Profilberge aufweist.
  • Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, dass durch die Reduzierung der Materialstärke im Bereich der Schrägen entsprechend weniger Material für die Herstellung des Profilblechs benötigt und das Dach des Schienenfahrzeugs somit wesentlich leichter wird und dadurch auch kostengünstiger hergestellt werden kann, wobei gleichzeitig die Biege-, Beul- und Drucksteifigkeit des Profilblechs und damit des Dachs nicht oder nur unwesentlich beeinflusst wird.
  • Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen alle Schrägen des Profilblechs eine geringere Materialstärke d als die Materialstärke D der jeweils mit den Schrägen verbundenen Profiltäler oder Profilberge auf. Somit ist die Materialeinsparung für das Gesamtdach vergleichsweise am höchsten und das Dach wird somit noch leichter und kann darüber hinaus entsprechend noch kostengünstiger hergestellt werden.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung nimmt die Materialstärke in den Übergangsbereichen zwischen Schräge und verbundenem Profiltal kontinuierlich von der Materialstärke d der Schräge bis zur Materialstärke D des Profiltales zu. Somit werden harte Übergänge, also Sprünge in der Materialstärke zwischen Schräge und jeweils verbundenem Profiltal vermieden, wodurch die Gefahr möglicher Bruchstellen bei Belastung an diesen Stellen minimiert wird und somit auch die Wartungsintensität nicht negativ beeinflusst wird.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung nimmt die Materialstärke in den Übergangsbereichen zwischen Schräge und verbundenem Profilberg kontinuierlich von der Materialstärke d der Schräge bis zur Materialstärke D des Profilberges zu. Somit werden harte Übergänge, also Sprünge in der Materialstärke auch zwischen Schräge und jeweils verbundenem Profilberg vermieden, wodurch die Gefahr möglicher Bruchstellen bei Belastung auch an diesen Stellen minimiert wird. Die Wartungsaktivitäten werden dadurch ebenfalls nicht negativ beeinflusst.
  • Besonders bevorzugt ist das Profilblech als Trapezblech ausgeführt. Ein Trapezblech hat einen trapezähnlichen Querschnitt und ist bezüglich der entsprechenden Bemaßungen, z.B. Längen der Hoch- bzw. Tiefsicken, Schrägen, Winkel zwischen Tiefsicken und Schrägen, Materialstärke, etc. sehr variabel und überdies einfach sowie kostengünstig herstellbar und ist somit besonders gut für die Konstruktion bzw. Herstellung eines Dachs eines Schienenfahrzeugs, insbesondere im Personennahverkehr, beispielsweise für Straßenbahnen, U-Bahnen, etc., geeignet.
  • Zusammengefasst ist ein erfindungsgemäßes Dach eines Schienenfahrzeugs als Profilblech mit abwechselnd Profilbergen und Profiltälern, die jeweils mit Schrägen miteinander verbunden sind, ausgeführt, wobei die Schrägen, bzw. zumindest ein Teil der Schrägen, erfindungsgemäß eine geringere Materialstärke als die Profilberge und/oder Profiltäler haben.
  • In den Übergängen zwischen Schräge und Profilberg und/oder Profiltal nimmt dabei die Materialstärke kontinuierlich von der Materialstärke der Schräge bis zur Materialstärke des korrespondierenden Profilberges und/oder Profiltales zu.
  • Im Weiteren werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Profilblechs (1),
    Fig. 2
    einen vergrößerten Ausschnitt des Querschnitts eines erfindungsgemäßen Profilblechs (1) und
    Fig. 3
    ein Schienenfahrzeug (10) mit erfindungsgemäßem Dach (15).
  • Fig. 1 zeigt einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Profilblechs (1). Das Profilblech (1), hier als Trapezblech ausgeführt, besteht dabei aus mehreren, abwechselnd aufeinander folgenden Profiltälern (2) und Profilbergen (3), wobei die abwechselnd aufeinander folgenden Profiltäler (2) und Profilberge (3) jeweils mit Schrägen (4) miteinander verbunden sind. Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel haben die Profiltäler (2) und Profilberge (3) eine Materialstärke der Dicke D und die Schrägen (4) im Vergleich dazu eine geringere Materialstärke der Dicke d.
  • Da das Flächenträgheitsmoment und somit die Biege-, Beul- und Drucksteifigkeit eines Profilblechs (1) im Wesentlichen durch die Materialstärke bzw. -dicke der Profiltäler (2) und Profilberge (3) bestimmt wird, ist die Materialstärke d im Bereich der Schrägen (4) im Vergleich zur Materialstärke D im Bereich der Profiltäler (2) und Profilberge (3), deutlich reduziert, wodurch sowohl das Gesamtgewicht als auch die Herstellungskosten des Daches sinken. Dabei ist die Reduzierung auf die Materialstärke d im Bereich der Schrägen (4) im Vergleich zur Materialstärke D im Bereich der Profiltäler (2) und Profilberge (3) variabel und einstellbar und kann je nach Bedarf entsprechend angepasst werden. Dabei ist eine Gewichtseinsparung bzgl. des Gesamtgewichts des Dachs bis zu 20% möglich.
  • Selbstverständlich ist es durchaus auch möglich, dass je nach Anwendung und Bedarf nur ein Teil der Schrägen (4) und/oder nur einzelne Schrägen (4) eine geringere Materialstärke d als die Materialstärke D der, jeweils mit den Schrägen (4) verbundenen Profiltäler (2) oder Profilberge (3) aufweist. Hier sind alle möglichen Kombinationen denkbar.
  • Alle gezeigten Abmessungen des Querschnitts des Profilblechs (1), also die jeweiligen Längen der Profiltäler (2), Profilberge (3) und Schrägen (4), sowie die dargestellten Winkel und Materialstärken d bzw. D sind, ebenso wie die in Fig. 2 gezeigten, lediglich beispielhaft und haben keinerlei einschränkende Bedeutung.
  • Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des Querschnitts eines erfindungsgemäßen Profilblechs (1).
  • In Fig. 2 ist ausgehend von einem Profiltal (2) mit der Materialstärke D der Verlauf eines Querschnitts eines erfindungsgemäßen Profilblechs (1) über eine Schräge (4) mit Materialstärke d, einem Profilberg (3) mit Materialstärke D, Schräge (4) mit Materialstärke d, Profiltal (2) mit Materialstärke D und wieder über eine Schräge (4) mit Materialstärke d zu einem Profilberg (3) mit Materialstärke D, usw., beispielhaft dargestellt. Dabei sind insbesondere Übergangsbereiche (5) jeweils zwischen Profilberg (3) und Schräge (4), Schräge (4) und Profiltal (2), Profiltal (2) und Schräge (4) sowie Schräge (4) und Profilberg (3) gezeigt, in denen sich die Materialstärke jeweils kontinuierlich ändert. Im gezeigten Beispiel ändert sich diese ausgehend von der Materialstärke D des Profilbergs (3) zur Materialstärke d der Schräge (4) zur Materialstärke D des Profiltals (2) zur Materialstärke d der Schräge (4) zur Materialstärke D des Profilbergs (3), usw. Auf diese Weise werden harte Übergänge, also Sprünge in der Materialstärke zwischen den Schrägen (4) und den jeweils verbundenen Profilbergen (3) bzw. Profiltälern (2) vermieden, wodurch die Gefahr möglicher Bruchstellen bei Belastung an diesen Stellen minimiert wird.
  • Dabei ist die Länge der Übergangsbereiche (5) nicht auf eine bestimmte Länge festgelegt, sondern kann variabel je nach Bedarf auf/an die gewünschte Länge eingestellt/angepasst werden. Um eine möglichst große Materialreduzierung und somit ein möglichst niedriges Gewicht des Profilbleches (1) zu erreichen, werden die Übergangsbereiche (5) bevorzugt möglichst klein gewählt, damit umgekehrt ein möglichst großer Teil der jeweiligen Schräge (4), im Idealfall die gesamte Länge der Schräge (4), die Materialstärke d aufweist. Dabei können die Übergangsbereiche (5) jeweils auch zu einem gewissen Teil in den eigentlichen Bereich der Profiltäler (2) bzw. Profilberge (3) hineinreichen, so dass auch die Profilberge (3) und - täler (2) einen gewissen Anteil zur Gewichtsreduzierung beitragen. Dies ist zum Teil fertigungstechnisch bedingt, kann jedoch auch in gewissen Grenzen bewusst ausgeweitet werden, um das Gewicht noch weiter zu reduzieren. Der weitaus überwiegende Anteil zur Gewichtsreduzierung kommt aber von der Materialreduzierung im Bereich der Schrägen (4).
  • Fig. 3 zeigt ein Schienenfahrzeug (10) mit erfindungsgemäßem Dach (15).
  • Es wird gezeigt, dass das Dach (15) welches aus dem erfindungsgemäßen Blechprofil hergestellt ist, jederzeit ohne Probleme auch an vorhandene, notwendige Aufbauten eines Schienenfahrzeugs (10), hier beispielhaft dargestellt durch einen Pantographen (20), entsprechend angepasst werden kann.

Claims (5)

  1. Schienenfahrzeug (10) mit einem Dach (15), wobei das Dach (15) ein Profilblech (1) mit mehreren, abwechselnd aufeinander folgenden Profiltälern (2) und Profilbergen (3) ist, wobei die abwechselnd aufeinander folgenden Profiltäler (2) und Profilberge (3) jeweils mit wenigstens einer Schräge (4) miteinander verbunden sind,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    wenigstens ein Teil wenigstens einer Schräge (4) zwischen einem ersten und einem zweiten Profiltal (2) oder einem ersten und einem zweiten Profilberg (3) eine geringere Materialstärke d als die Materialstärke D der, jeweils mit der Schräge (4) verbundenen Profiltäler (2) oder Profilberge (3) aufweist.
  2. Schienenfahrzeug (10) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    alle Schrägen (4) des Profilblechs (1) eine geringere Materialstärke d als die Materialstärke D der jeweils mit den Schrägen (4) verbundenen Profiltäler (2) oder Profilberge (3) aufweisen.
  3. Schienenfahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    in den Übergangsbereichen (5) zwischen Schräge (4) und verbundenem Profiltal (2) die Materialstärke kontinuierlich von der Materialstärke d der Schräge (4) bis zur Materialstärke D des Profiltales (2) zunimmt.
  4. Schienenfahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    in den Übergangsbereichen (5) zwischen Schräge (4) und verbundenem Profilberg (3) die Materialstärke kontinuierlich von der Materialstärke d der Schräge (4) bis zur Materialstärke D des Profilberges (3) zunimmt.
  5. Schienenfahrzeug (10) nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Profilblech (1) als Trapezblech ausgeführt ist.
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