EP4349684A2

EP4349684A2 - Lokomotivrahmen

Info

Publication number: EP4349684A2
Application number: EP23198205.9A
Authority: EP
Inventors: Peter SCHELSKE; Jost FOEDTKE
Original assignee: Vossloh Rolling Stock GmbH
Current assignee: Vossloh Rolling Stock GmbH
Priority date: 2022-09-19
Filing date: 2023-09-19
Publication date: 2024-04-10
Also published as: DE102022123967A8; DE102022123967A1; EP4349684A3

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Lokomotivrahmen für ein Schienenfahrzeug, insbesondere eine Mittelführerhauslokomotive, umfassend eine insbesondere wenigstens abschnittsweise flächige und/oder ebene Tragstruktur für Aufbauten, wie ein Führerhaus, und zwei sich an einer Unterseite der Tragstruktur in Längsrichtung des Schienenfahrzeugs erstreckende Längsträger, wobei wenigstens einer der Längsträger im Verlauf dessen Längserstreckung eine Breitenaufweitung quer zur Längserstreckung aufweist, um einen zwischen den beiden Längsträgern gebildeten Aufnahmeraum für Fahrzeugkomponenten, wie Antriebs- und Hilfseinheiten, beispielsweise einen Transformator, zu vergrößern. (Fig. 1)

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen insbesondere selbsttragenden Lokomotivrahmen für ein Schienenfahrzeug, insbesondere eine Mittelführerhauslokomotive.

Hintergund

Grundsätzlich umfasst die vorliegende Erfindung Fahrzeugausführungen mit einem integralen Wagenkasten, bei dem die Tragfunktion für die Aufbauten sowie sämtliche Fahrzeugkomponenten, wie Antriebs- und Hilfseinheiten, zusammen vom Untergestell oder Rahmen und den in der Regel angeschweißten Seitenwänden, Aufbauten, Kopfsektionen sowie Führerhäusern, erbracht wird. Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf sogenannte selbsttragende Lokomotivrahmen, an denen in nichttragender Weise alle Baugruppen des Schienenfahrzeugs befestigt, beispielsweise angeschraubt, werden können und die im Wesentlichen vollständig die Tragfunktion übernehmen. Daher gehen insbesondere mit selbsttragenden Lokomotivrahmen hohe Anforderungen an die Stabilität einher. Eine weitere Anforderung bei der Dimensionierung und Auslegung von Lokomotivrahmen besteht jedoch darin, dass diese nur einen begrenzten Bauraum zur Verfügung haben, der zum einen im Hinblick auf eine Bodenfreiheit in Bezug auf die Schienen sowie zum anderen im Hinblick auf an einer Unterseite des Lokomotivrahmens anzuordnenden Fahrzeugkomponenten, beispielsweise Antriebs- und Hilfseinheiten, besteht.
Aus der EP 3 708 453 A1 ist ein Untergestell bekannt, das allgemein für Fahrzeuge gedacht ist, jedoch auch für Schienenfahrzeuge eingesetzt werden kann und ein bezüglich einer Mittelachse symmetrisches Rahmentragwerk aufweist, dessen äußere Längsträger in einem Mittelabschnitt in dessen Verlauf in Längsrichtung des Untergestells eine fachwerkartige Versteifungsstruktur aufweisen. Die Versteigungsstruktur ist dadurch realisiert, dass die beiden Längsträger in deren Verlauf einen Abschnitt aufweisen, dessen vertikale Höhe im Vergleich zu den benachbarten Endabschnitten der Längsträger deutlich, wenigstens das 3- bis 4-fache, erhöht ist. Das Untergestell weist aufgrund der starken Höhenzunahme der Längsträger zwar eine verbesserte Stabilität auf, muss jedoch deutliche Einbußen im Hinblick auf den zur Verfügung stehenden Bau- bzw. Verstauraum hinnehmen, da der zwischen den beiden Längsträgern im Bereich der Versteifungsstruktur eigentlich zum Anbringen von Fahrzeugkomponenten vorgesehene Bauraum für weitere Querversteifungsstreben und -strukturen belegt ist.

Zusammenfassung

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu überwinden, insbesondere einen insbesondere selbsttragenden Lokomotivrahmen bereitzustellen, der in der Stabilität erhöht ist, jedoch ohne den Aufnahmeraum für Fahrzeugkomponenten zu beeinträchtigen.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Danach ist ein Lokomotivrahmen für ein Schienenfahrzeug, insbesondere eine Mittelführerhauslokomotive, bereitgestellt. Der Lokomotivrahmen dient grundsätzlich dazu, Fahrzeugkomponenten zu tragen bzw. daran zu befestigen, wie beispielsweise die Antriebs- und Hilfseinheiten sowie die Aufbauten, wie beispielsweise das Führerhaus. Beim erfindungsgemäßen Lokomotivrahmen handelt es sich insbesondere um einen selbsttragenden Rahmen, an dem in nichttragender Weise alle Baugruppen des Schienenfahrzeugs befestigt, insbesondere angeschraubt, werden können und der im Wesentlichen vollständig die Tragfunktion übernimmt und/oder eine genügend große Stabilität aufweist, um sämtliche zu befestigenden Fahrzeugkomponenten zu tragen.
Der Lokomotivrahmen umfasst eine insbesondere wenigstens abschnittsweise flächige und/oder ebene Tragstruktur für Aufbauten, wie ein Führerhaus. Die Tragstruktur kann eine von den Schienen weg weisende Oberseite aufweisen, die insbesondere wenigstens abschnittsweise flächig und/oder eben ausgebildet ist und dazu dient, Aufbauten, wie beispielsweise das Führerhaus, eine Bremsanlage sowie Antriebsmittel, wie beispielsweise einen Dieselmotor, aufzunehmen. Die Tragstruktur kann sich über im Wesentlichen die gesamte Längserstreckung des Lokomotivrahmens ausbilden und/oder befindet sich im Wesentlichen auf dem gleichen Höhenniveau, sodass eine stufenfreie Auflagefläche für die zu tragenden Komponenten gebildet sein kann. Des Weiteren kann die Tragstruktur eine den Schienen zuzuwendende Unterseite aufweisen, die dazu ausgebildet sein kann, von der Unterseite her weitere Fahrzeugkomponenten, wie beispielswiese Antriebs- und Hilfseinheiten, beispielsweise einen Transformator, Druckluftbehälter oder einen Kraftstofftank, zu montieren und an der Unterseite der Tragstruktur zu befestigen, insbesondere zu verschrauben. Des Weiteren kann die Tragstruktur eine Federabstützung, insbesondere an der Unterseite ausgebildete und sich quer zur Längsrichtung des Lokomotivrahmens erstreckende Querträger zur Stabilitätserhöhung und/oder wenigstens einen Anlenkturm zur Kopplung des Lokomotivrahmens an ein Fahrgestell aufweisen.
Ferner umfasst der erfindungsgemäße Lokomotivrahmen zwei sich an einer Unterseite der Tragstruktur in Längsrichtung des Schienenfahrzeugs erstreckende Längsträger. Die Längsträger erstrecken sich über im Wesentlichen die gesamte Längserstreckung des Lokomotivrahmens und sind insbesondere dafür vorgesehen, die Stabilität des Lokomotivrahmens herzustellen und/oder um Anbindungspunkte für zu montierende bzw. zu befestigende Fahrzeugkomponenten bereitzustellen. Bei den Längsträgern kann es sich um sogenannte Außenlängsträger oder um sogenannte Innenlängsträger handeln. Die Außenlängsträger zeichnen sich dadurch aus, dass diese im Wesentlichen randseitig der Tragstruktur angeordnet sind und insbesondere bündig mit dieser in einer quer zur Längsrichtung orientierten Breitenrichtung abschließen. Bei Lokomotivrahmen mit einer Tragstruktur und zwei Außenlängsträgern ergibt sich in der Schnittansicht im Wesentlichen ein U-Profil. Im Unterschied dazu befinden sich die Innenlängsträger nach innen versetzt, d.h. aufeinander zu verlagert gegenüber der Außenlängsträger-Anordnung. Insofern sind die Innenlängsträger in Bezug auf einen in Breitenrichtung weisenden Außenrand der Tragstruktur nach innen versetzt, sodass zwischen dem Außenrand und dem jeweils benachbarten Innenlängsträger außenseitig des Innenlängsträgers Bauraum zur Verfügung steht, um weitere Komponenten zu befestigen. Der Lokomotivrahmen mit Tragstruktur und zwei Innenlängsträgern weist im Querschnitt im Wesentlichen ein Doppel-T-Profil auf. Die Innenlängsträger-Variante hat sich insbesondere deshalb als vorteilhaft erwiesen, als eine bessere Kraftableitung von in Fahrzeuglängsrichtung orientierten, frontseitig Richtung Umgebung weisenden Zug- und/oder Stoßeinrichtungen über die Tragstruktur in die Innenlängsträger gewährleistet ist. Die Zug- und/oder Stoßeinrichtungen können an einem sogenannten Kopfstück angeordnet sein. Des Weiteren hat der Versatz der Innenlängsträger nach innen den Vorteil einer besseren Montage- und/oder Wartungszugänglichkeit, da von außen teilweise auf Fahrzeugkomponenten, die außenseitig des Innenlängsträgers an der Unterseite der Tragstruktur angeordnet sind, zugänglich sind. Darüber hinaus hat sich herausgestellt, dass sich die Innenlängsträger auch dazu eignen, Schienenfahrzeuge von einem reinen dieselmotorischen Betrieb auf einen hybriden und/oder elektrischen Betrieb umzurüsten. Diese Retrofit-Option ist bei Außenlängsträgern deutlich aufwändiger zu realisieren.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist wenigstens einer der Längsträger im Verlauf dessen Längserstreckung eine Breitenaufweitung quer zur Längserstreckung auf, um einen zwischen den beiden Längsträgern gebildeten Aufnahmeraum für Fahrzeugkomponenten, wie Antriebs- und Hilfseinheiten, beispielsweise einen Transformator, Druckluftbehälter und/oder einen Kraftstofftank, zu vergrößern. Ausgehend von den gegenüberliegenden Längsenden des Lokomotivrahmens bzw. der beiden Längsträger kann die Breitenaufweitung jenseits, insbesondere zwischen, je einer Verbindungsstelle zum Verbinden und Koppeln mit einem Drehgestell des Schienenfahrzeugs angeordnet sein. Mit anderen Worten kann ein Abstand der beiden Längsträger zueinander im Bereich der Längsenden des Lokomotivrahmens kleiner sein als in einem dazwischenliegenden Abschnitt im Bereich der Breitenaufweitung. Die insbesondere mit hybriden und/oder elektrisch betriebenen Lokomotiven einhergehenden Anforderungen der Aufnahme zusätzlicher Komponenten, wie beispielsweise eines Transformators, fordert einen anderen Platzbedarf, als dies bei rein dieselmotorisch betriebenen Lokomotiven der Fall war. Durch die Breitenaufweitung ist es möglich, große Komponenten, wie beispielsweise den Transformator, zuverlässig unterzubringen, ohne Stabilitätseinbußen hinnehmen zu müssen und/oder andere Komponenten verlagern zu müssen.
In einer beispielhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Lokomotivrahmens beträgt die Breitenaufweitung wenigstens 5%, insbesondere wenigstens 7%, 9% oder wenigstens 11%, eines Abstands der Längsträger quer zur Längsrichtung des Schienenfahrzeugs in Breitenrichtung benachbart der Breitenaufweitung. Mit anderen Worten beträgt die Zunahme des Breitenabstands zwischen den beiden Längsträgern wenigstens 5%, insbesondere wenigstens 7%, 9% oder wenigstens 11%,sodass ein um wenigstens 5%, insbesondere wenigstens 7%, 9% oder wenigstens 11%, vergrößerter Aufnahmeraum im Bereich der aufgeweiteten Längsträgerabschnitte gegenüber den benachbarten Längsträgerabschnitten zum Aufnehmen von Fahrzeugkomponenten gegeben ist. Sofern beide Längsträger eine Breitenaufweitung aufweisen, ist klar, dass sich der Abstand zwischen den beiden Längsträgern im Bereich der Breitenaufweitungen verdoppelt, also wenigstens 10 %, insbesondere wenigstens 14 %, 18 % oder wenigstens 22 %, beträgt. Es hat sich herausgestellt, dass bei der Dimensionierung und Auslegung der Breitenaufweitung ein Kompromiss dahingehend zu finden ist, den zwischen den beiden Längsträgern bestehenden Aufnahmeraum vergrößern zu wollen, ohne den außenseitig der Längsträger, insbesondere Innenlängsträger, verfügbaren Verstauraum für weitere Komponenten, insbesondere eine Federabstützung, zu beeinträchtigen.
In einer weiteren beispielhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Lokomotivrahmens erstreckt sich die Breitenaufweitung über höchstens 50%, insbesondere höchstens 45% oder 40%, einer Gesamtlängserstreckung des Längsträgers. Beispielsweise ist die Breitenaufweitung und/oder die Längsträger, insbesondere der Lokomotivrahmen, im Wesentlichen symmetrisch in Bezug auf eine in Fahrzeuglängsrichtung orientierte Mittelachse und/oder in Bezug auf eine quer zur Längsrichtung in Breitenrichtung orientierte Mittelachse. Die Breitenaufweitung, insbesondere die aufgeweiteten Längsträgerabschnitte, kann insofern einen Mittelabschnitt des Lokomotivrahmens ausmachen. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, in diesem Bereich größere bzw. schwerere Komponenten, wie beispielsweise einen Transformator, die Druckluftbehälter und/oder einen Kraftstofftank, anzuordnen, um den Masseschwerpunkt des Lokomotivrahmens möglichst zentral zu halten.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung ist ein Querschnitt des Längsträgers im Bereich der Breitenaufweitung im Wesentlichen konstant. Mit anderen Worten kann die Richtungsänderung im Verlauf des Längsträgers entlang seiner Längserstreckung ohne eine Querschnittsveränderung einhergehen.
In einer weiteren beispielhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Lokomotivrahmens ist ein Übergang der Breitenaufweitung quer, insbesondere in einem Winkel von 10° bis 45°, zur Längsrichtung geneigt. Der Übergang kann beispielsweise ein im Wesentlichen geradliniger, aber zur Längsrichtung geneigter Längsträgerabschnitt sein, der nach Art einer Zwischenschräge verläuft, um einen insbesondere längsrandseitigen Längsträgerabschnitt mit einem dazu in Breitenrichtung versetzt angeordneten mittleren Längsträgerabschnitt zu verbinden.
Gemäß einer beispielhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Lokomotivrahmens wird der Übergang durch einen weg vom benachbarten Längsträger, insbesondere zu einem benachbarten Außenrand der Tragstruktur, orientierten Knick oder Rundung im Längsverlauf des Längsträgers eingeleitet. Der Knick kann abgerundet sein oder durch einen Radienübergang gebildet sein. Mit anderen Worten weist der Übergang somit einen insbesondere längsrandnahen ersten, den Übergang einleitenden Knick oder Rundung auf. Beispielsweise endet der Übergang an einem hin zum benachbarten Längsträger orientieren weiteren Knick, der insbesondere als Rücksprung bzw. spiegelverkehrt zum ersten Knick ausgebildet sein kann, oder Rundung im Längsverlauf des Längsträgers. Dabei können die vom Übergang getrennten Längsträgerabschnitte, insbesondere ein längsrandnaher Längsträgerabschnitt und ein dazwischenliegender, in Breitenrichtung versetzter und aufgeweiteter mittlerer Längsträgerabschnitt, parallel zueinander verlaufen. Der Übergang dient also dazu, den insbesondere seitlichen Versatz in Breitenrichtung im Verlauf des Längsträgers zwischen einem insbesondere längsrandnahen Längsträgerabschnitt und einem dazwischenliegenden mittleren Längsträgerabschnitt zu überbrücken.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, der mit den vorhergehenden Aspekten und beispielhaften Ausführungen kombinierbar ist, ist ein Lokomotivrahmen für ein Schienenfahrzeug, insbesondere für eine Mittelführerhauslokomotive, bereitgestellt. Der Lokomotivrahmen dient grundsätzlich dazu, Fahrzeugkomponenten zu tragen bzw. daran zu befestigen, wie beispielsweise die Antriebs- und Hilfseinheiten sowie die Aufbauten, wie beispielsweise das Führerhaus. Beim erfindungsgemäßen Lokomotivrahmen handelt es sich insbesondere um einen selbsttragenden Rahmen, an dem in nichttragender Weise alle Baugruppen des Schienenfahrzeugs befestigt, insbesondere angeschraubt, werden können und der im Wesentlichen vollständig die Tragfunktion übernimmt und/oder eine genügend große Stabilität aufweist, um sämtliche zu befestigenden Fahrzeugkomponenten zu tragen.
Der Lokomotivrahmen umfasst eine insbesondere wenigstens abschnittsweise flächige und/oder eben Tragstruktur für Aufbauten, wie ein Führerhaus. Die Tragstruktur kann eine von den Schienen weg weisende Oberseite aufweisen, die insbesondere wenigstens abschnittsweise flächig und/oder eben ausgebildet ist und dazu dient, Aufbauten, wie beispielsweise das Führerhaus, eine Bremsanlage sowie Antriebsmittel, wie beispielsweise einen Dieselmotor, aufzunehmen. Die Tragstruktur kann sich über im Wesentlichen die gesamte Längserstreckung des Lokomotivrahmens ausbilden und/oder befindet sich im Wesentlichen auf dem gleichen Höhenniveau, sodass eine stufenfreie Auflagefläche für die zu tragenden Komponenten gebildet sein kann. Des Weiteren kann die Tragstruktur eine den Schienen zuzuwendende Unterseite aufweisen, die dazu ausgebildet sein kann, von der Unterseite her weitere Fahrzeugkomponenten, wie beispielswiese Antriebs- und Hilfseinheiten, beispielsweise einen Transformator, Druckluftbehälter oder einen Kraftstofftank, zu montieren und an der Unterseite der Tragstruktur zu befestigen, insbesondere zu verschrauben. Des Weiteren kann die Tragstruktur eine Federabstützung, insbesondere an der Unterseite ausgebildete und sich quer zur Längsrichtung des Lokomotivrahmens erstreckende Querträger zur Stabilitätserhöhung und/oder wenigstens einen Anlenkturm zur Kopplung des Lokomotivrahmens an ein Fahrgestell aufweisen.
Ferner umfasst der erfindungsgemäße Lokomotivrahmen zwei quer zur Längsrichtung des Schienenfahrzeugs in Breitenrichtung in einem Abstand zueinander angeordnete, sich an einer Unterseite der Tragstruktur in Längsrichtung des Schienenfahrzeugs erstreckende Längsträger. Die Längsträger erstrecken sich über im Wesentlichen die gesamte Längserstreckung des Lokomotivrahmens und sind insbesondere dafür vorgesehen, die Stabilität des Lokomotivrahmens herzustellen und/oder um Anbindungspunkte für zu montierende bzw. zu befestigende Fahrzeugkomponenten bereitzustellen. Bei den Längsträgern kann es sich um sogenannte Außenlängsträger oder um sogenannte Innenlängsträger handeln. Die Außenlängsträger zeichnen sich dadurch aus, dass diese im Wesentlichen randseitig der Tragstruktur angeordnet sind und insbesondere bündig mit dieser in einer quer zur Längsrichtung orientierten Breitenrichtung abschließen. Bei Lokomotivrahmen mit einer Tragstruktur und zwei Außenlängsträgern ergibt sich in der Schnittansicht im Wesentlichen ein U-Profil. Im Unterschied dazu befinden sich die Innenlängsträger nach innen versetzt, d.h. aufeinander zu verlagert gegenüber der Außenlängsträger-Anordnung. Insofern sind die Innenlängsträger in Bezug auf einen in Breitenrichtung weisenden Außenrand der Tragstruktur nach innen versetzt, sodass zwischen dem Außenrand und dem jeweils benachbarten Innenlängsträger außenseitig des Innenlängsträgers Bauraum zur Verfügung steht, um weitere Komponenten zu befestigen. Der Lokomotivrahmen mit Tragstruktur und zwei Innenlängsträgern weist im Querschnitt im Wesentlichen ein Doppel-T-Profil auf. Die Innenlängsträger-Variante hat sich insbesondere deshalb als vorteilhaft erwiesen, als eine bessere Kraftableitung von in Fahrzeuglängsrichtung orientierten, frontseitig Richtung Umgebung weisenden Zug- und/oder Stoßeinrichtungen über die Tragstruktur in die Innenlängsträger gewährleistet ist. Des Weiteren hat der Versatz der Innenlängsträger nach innen den Vorteil einer besseren Montage- und/oder Wartungszugänglichkeit, da von außen teilweise auf Fahrzeugkomponenten, die außenseitig des Innenlängsträgers an der Unterseite der Tragstruktur angeordnet sind, zugänglich sind. Darüber hinaus hat sich herausgestellt, dass sich die Innenlängsträger auch dazu eignen, Schienenfahrzeuge von einem reinen dieselmotorischen Betrieb auf einen hybriden und/oder elektrischen Betrieb umzurüsten. Diese Retrofit-Option ist bei Außenlängsträgern deutlich aufwändiger zu realisieren.
Gemäß dem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist wenigstens einer der Längsträger, insbesondere beide Längsträger, im Verlauf dessen Längserstreckung eine quer zur Längs- und Breitenrichtung ausgebildete Ausbauchung von wenigstens 25% und höchstens 150% einer Höhe des jeweiligen Längsträgers auf. Mit anderen Worten bewirkt die Ausbauchung eine Zunahme der Höhe des jeweiligen Längsträgers von 25% bzw. 150% derjenigen Höhe des Längsträgers, die der Längsträger benachbart der Ausbauchung aufweist. In eingebautem Zustand im Schienenfahrzeug bzw. im Einsatzzustand ist die Ausbauchung in Vertikalrichtung, und zwar in Richtung der Schienen, orientiert. Beispielsweise beträgt die Ausbauchung wenigstens 30% und höchstens 125%, insbesondere wenigstens 35% und höchstens 100%, wenigstens 35% und höchstens 85%, wenigstens 40% und höchstens 75% oder wenigstens 45% und höchstens 55%, einer Höhe des jeweiligen Längsträgers. Die Ausbauchung bewirkt grundsätzlich eine Erhöhung der Steifigkeit des Längsträgers, insbesondere der Einheit aus Längsträger und Tragstruktur und insofern des gesamten Lokomotivrahmens. Des Weiteren ist der Anforderung bzw. der Herausforderung in Bezug auf den limitierten zur Verfügung stehenden Platz bzw. Bauraum an der den Schienen zugewandten Unterseite der Tragstruktur Rechnung getragen. Die erfindungsgemäß vorgesehene Ausbauchung in ihrer konkreten Abmessung stellt einen optimalen Kompromiss aus Stabilitätserhöhung und Bauraumberücksichtigung dar.
Gemäß einer beispielhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Lokomotivrahmens erstreckt sich die Ausbauchung über höchstens 50%, insbesondere höchstens 45% oder 40%, einer Gesamtlängserstreckung des Längsträgers, wobei insbesondere die Längsabmessung der Ausbauchung geringer als die Längsabmessung der Breitenaufweitung ist, oder umgekehrt. Wenn in diesem Zusammenhang von "Ausbauchung" bzw. "Breitenaufweitung" gesprochen wird, ist damit der gesamte jeweilige Längsträgerabschnitt zu verstehen, der in Bezug auf die Breite aufgeweitet bzw. in Bezug auf die Höhe des Längsträgers ausgebaucht ist. Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Breitenaufweitung im Verlauf des Längsträgers betrachtet vor der Ausbauchung einsetzt, sodass bereits ein gewisses Maß an Breitenausweitung stattgefunden hat, ehe sich eine Ausbauchung in Höhenrichtung des Längsträgers bemerkbar macht.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Lokomotivrahmens wird ein Übergang durch eine weg vom Lokomotivrahmen, insbesondere weg von der Tragstruktur, orientierte Krümmung, die beispielsweise kontinuierlich, sprunghaft oder dergleichen ausgebildet sein kann, im Längsverlauf des Längsträgers eingeleitet. Beispielsweise ist die Krümmung konkav geformt. Gemäß einer weiteren beispielhaften Weiterbildung endet der Übergang an einer hin zum Lokomotivrahmen, insbesondere hin zur Tragstruktur orientierten, weiteren Krümmung, die sprunghaft, kontinuierlich oder dergleichen ausgebildet sein kann, im Längsverlauf des Längsträgers. Beispielsweise ist die weitere Krümmung konvex geformt. Ferner kann vorgesehen sein, dass die vom Übergang getrennten Längsträgerabschnitte, also ein insbesondere längsrandnaher Längsträgerabschnitt und ein mittlerer, ausgebauchter Längsträgerabschnitt, parallel zueinander verlaufen. Der Übergang mit den Krümmungen kann demnach nach Art einer Zwischenschräge dazu dienen, den Höhenversatz zwischen dem ausgebauchten Längsträgerabschnitt und dem niedrigen, längsrandnahen Längsträgerabschnitt zu überbrücken, bzw. diese beiden Abschnitte miteinander zu verbinden.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Lokomotivrahmens sind ein insbesondere durch einen Knick oder Rundung im Längsverlauf des Längsträgers gebildeter Übergang der Breitenaufweitung und ein insbesondere durch eine Krümmung im Längsverlauf des Längsträgers gebildeter Übergang der Ausbauchung in Längsrichtung versetzt. Mit anderen Worten setzen die Breitenaufweitung und die Höhenausbauchung nicht gleichzeitig, sondern versetzt, insbesondere in einem gewissen Längsversatz in Längsrichtung des Lokomotivrahmens, ein. Es wurde herausgefunden, dass eine gleichzeitige Richtungsänderung bedeuten würde, dass der im Raum stattfindende resultierende Winkel der Richtungsänderung besonders groß würde, was eine Kerbwirkung zur Folge haben könnte, die zu unnötig hohen lokalen Beanspruchungen der Struktur, insbesondere des Untergestells, führen würde. Insofern ist es von Vorteil, wenn die Richtungsänderungen in Höhenrichtung und in Breitenrichtung in einem gewissen Längsversatz zueinander erfolgen, während gleichwohl die insbesondere kontinuierliche Änderung des Profilverlaufs und/oder -querschnitts teilweise überlappend stattfindet, da die Profilverlauf- und/oder -querschnittsänderung an eine bestimmte Strecke gebunden ist. In einer beispielhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung setzt die Breitenaufweitung ausgehend vom benachbarten Breitenrand der Tragstruktur vor der Höhenausbauchung ein. In einer weiteren beispielhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Lokomotivrahmens findet die insbesondere kontinuierliche Änderung des Profilverlaufs des Längsträgers im Übergang der Breitenaufweitung und im Übergang der Ausbauchung abschnittsweise überlappend statt. Wie bereits erwähnt, ist die Änderung des Profilverlaufs und/oder -querschnitts sowohl bei der Breitenaufweitung als auch bei der Ausbauchung an eine gewisse Strecke gebunden, die wenigstens abschnittsweise überlappend sein kann. Beispielsweise umfasst die der Breitenaufweitung zugeordnete Strecke vollständig die der Ausbauchung zugeordnete Strecke.
In einer weiteren beispielhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung ist ein Lokomotivrahmen bereitgestellt, der eine Gesamtlänge von wenigstens 15.000 mm, insbesondere von wenigstens 15.500 mm, 16.000 mm oder wenigstens 16.500 mm aufweist. Die erfindungsgemäße Lokomotivrahmenstruktur mit der erhöhten Stabilität infolge der Auslegung und Dimensionierung der Längsträger erlaubt es, einen besonders langen Lokomotivrahmen bereitzustellen. Dieser hat sich insbesondere für den Einsatz von hybridbetriebenen und/oder elektrisch betriebenen Lokomotiven als vorteilhaft erwiesen, um die zusätzlich notwendigen Komponenten zu integrieren bzw. aufzunehmen.
Gemäß einer beispielhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Lokomotivrahmens ist wenigstens ein Längsträger, insbesondere beide Längsträger, als Innenlängsträger ausgebildet und in Bezug auf einen benachbarten Außenrand, insbesondere Längsrand, der Tragstruktur nach innen versetzt. Mit anderen Worten besteht ein Abstand zwischen einem nach außen in Breitenrichtung gewandten Außenfläche des Längsrands zum benachbarten Außenrand der Tragstruktur. In diesem Bereich können beispielsweise weitere Komponenten aufgenommen oder dazu verwendet werden, Komponenten abzustützen oder eine Federabstützung zu realisieren.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, der mit den vorhergehenden Aspekten und beispielhaften Ausführungen kombinierbar ist, ist eine Lokomotive, insbesondere Mittelführerhauslokomotive, für ein Schienenfahrzeug bereitgestellt, die wenigstens einen nach einem der vorstehenden Ansprüche ausgebildeten Lokomotivrahmen umfasst. Beispielsweise ist ein Führerhaus, insbesondere ein Mittelführerhaus, auf einer den Längsträgern abgewandten Oberseite der Tragstruktur angeordnet, insbesondere befestigt.
Bevorzugte Ausführungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Im Folgenden werden weitere Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der Erfindung mittels Beschreibung bevorzugter Ausführungen der Erfindung anhand der beiliegenden beispielhaften Zeichnungen deutlich, in denen zeigen:

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Fig. 1: eine Draufsicht auf eine den Schienen zugewandte Unterseite einer beispielhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Lokomotivrahmens;
Fig. 2: eine perspektivische Ansicht eines Teilbereichs des Lokomotivrahmens aus Figur 1; und
Fig. 3: eine Detailansicht des Bereichs III in Figur 1.

In der folgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungen ist ein erfindungsgemäßer Lokomotivrahmen für ein Schienenfahrzeug im Allgemeinen mit der Bezugsziffer 1 gekennzeichnet.
Die Figuren 1 bis 3 zeigen eine beispielhafte Ausführung eines erfindungsgemäßen Lokomotivrahmens 1 für ein Schienenfahrzeug. Der erfindungsgemäße Lokomotivrahmen 1 umfasst die folgenden Hauptkomponenten: eine Tragstruktur 3 für Aufbauten des Schienenfahrzeugs, wie ein Führerhaus, und zwei sich in einer Längsrichtung L des Schienenfahrzeugs erstreckende Längsträger 5, 7.
Die Aufbauten, wie das Führerhaus, werden an einer von den Schienen weg weisenden Oberseite 11 der Tragstruktur 3 befestigt, beispielsweise angeschraubt, und die Längsträger 5, 7 werden an einer den Schienen zugewandten Unterseite 9 der Tragstruktur 3 befestigt, beispielsweise angeschraubt, und sind den Schienen zugewendet. In der Ausführung in den Figuren 1 bis 3 sind die Oberseite 11 und die Unterseite 9 der Tragstruktur flächig und eben ausgebildet.
Bei dem Lokomotivrahmen 1 in Figur 1 handelt sich um einen Lokomotivrahmen für eine Mittelführerhauslokomotive. Unter Mittelführerhauslokomotive ist zu verstehen, dass das Führerhaus für den Lokomotivführer (nicht dargestellt) in einer Längsrichtung L des Lokomotivrahmens 1 mittig angeordnet ist. Zwischen dem Führerhaus und einem ersten Ende 13 des Lokomotivrahmens 1 wie auch zwischen dem Führerhaus und dem zweiten Ende 15 des Lokomotivrahmens 1 erstreckt sich jeweils ein Abstand von wenigstens 1 m oder mehr, wobei die Gesamtlänge des Lokomotivrahmens 1 in Längsrichtung L wenigstens 15 m beträgt.
Der Lokomotivrahmen 1 in der Ausführung in den Figuren 1 bis 3 ist in Längsrichtung L bezüglich einer Mittelachse M weitgehend symmetrisch aufgebaut. In Breitenrichtung B ist der Lokomotivrahmen 1 in dieser Ausführung ebenfalls weitgehend symmetrisch ausgebildet. Der Lokomotivrahmen 1 weist am vorderen Ende 13 und am hinteren Ende 15 jeweils Befestigungen 17 für Zug- und/oder Stoßeinrichtungen auf. An beiden Enden sind außerdem Einbauräume 19 für je ein Drehgestell vorgesehen, welche einen Bewegungsspielraum unter dem Lokomotivrahmen 1 benötigen, so dass die Mittelführerhauslokomotive in beide Richtungen angetrieben werden kann. Auf beiden Seiten sind außerdem Querträger 21 und Federabstützungen 23 vorgesehen. An der Unterseite 9 der Tragstruktur 3 können außerdem ein Transformator 25, ein Kraftstofftank 27 und wenigstens ein Druckluftbehälter 29 an den mit den jeweiligen Bezugszeichen angedeuteten Positionen befestigt werden. Des Weiteren ist an der Unterseite 9 an beiden Enden jeweils ein Anlenkturm 30 zur Kopplung des Lokomotivrahmens 1 an ein Fahrgestell ausgebildet.
In Figur 1 ist zu erkennen, dass beide Längsträger 5, 7 als sogenannte Innenlängsträger ausgebildet sind und in Breitenrichtung B von den Außenrändern 31, 33 der Tragstruktur 3 beabstandet angeordnet sind. Die Ausführung als Innenlängsträger bietet den Vorteil, dass durch die Zug- und/oder Stoßeinrichtungen übertragenen Kräfte besser abgeleitet werden können. Zwischen den Längsträgern 5, 7 sind mehrere, sich in Breitenrichtung B erstreckenden Querträger 35, 37, 39 ausgebildet, die die beiden Längsträger 5, 7 miteinander verbinden und die Stabilität und Festigkeit des Lokomotivrahmens 1 erhöhen.
Erfindungsgemäß weisen beide Längsträger 5, 7 entlang deren Verlauf in Längsrichtung L jeweils eine Breitenaufweitung 41 in Breitenrichtung B quer zur Längsrichtung L auf. Im Bereich der Breitenaufweitungen 41 sind die Längsträger 5, 7 so geformt, dass sie einen geringeren Abstand in Breitenrichtung B quer zur Längsrichtung L zu den Außenrändern 31, 33 aufweisen bzw. dass ein Abstand 43 zwischen den beiden Längsträgern 5, 7 im Bereich der Breitenaufweitung 41 größer ist als ein Abstand 45 zwischen den Längsträgern 5, 7 benachbart zur Breitenaufweitung 41. Dadurch kann ein zwischen den Längsträgern 5, 7 gebildeter Aufnahmeraum 47 für Fahrzeugkomponenten vergrößert werden, in dem in der Ausführung in den Figuren 1 bis 3 der Transformator und der Druckluftbehälter aufgenommen sind.
Die Breitenaufweitung 41 beträgt in Breitenrichtung B vorzugsweise wenigstens 5 % des Abstands 45 zwischen den Längsträgern 5, 7 benachbart zur Breitenaufweitung 41 und in Längsrichtung L höchstens 50 % der Gesamtlängserstreckung des jeweiligen Längsträgers 5, 7. Die Breitenaufweitungen 41 sind in der Ausführung in Figur 1 in Längsrichtung L mittig zwischen dem ersten Ende 13 und dem zweiten Ende 15 der Tragstruktur 3 angeordnet und befinden sich zwischen den Einbauräumen 19 zwischen den beiden Enden.
Figur 3 zeigt den Bereich III aus Figur 1 in einer Detailansicht, so dass ein Übergang der Breitenaufweitung 41, der mit dem Bezugszeichen 49 gekennzeichnet ist, im Detail zu erkennen ist.
Im Bereich des Übergangs 49 weist der Längsträger 5 einen Zwischenabschnitt 51 auf, der in dieser Ausführung in einem Winkel 53 zur Längsrichtung L geneigt ist. Der Winkel 53 liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 10° und 45°. In Längsrichtung L betrachtet wird der Übergang 49 durch einen Knick 55 im Längsverlauf des Längsträgers 5 eingeleitet, der sich von dem benachbarten Längsträger 7 weg orientiert. Auf der dem Knick 55 abgewandten Seite des Zwischenabschnitt 51 endet der Übergang 49 an einem weiteren Knick 57, der zu dem benachbarten Längsträger 7 hin orientiert ist. Die durch den Übergang 49 getrennten Abschnitte, nämlich ein längsrandnaher Abschnitt 59 und ein Mittelabschnitt61, verlaufen parallel zueinander.
Erfindungsgemäß weisen die Längsträger 5, 7 im Verlauf deren Längserstreckung außerdem eine Ausbauchung 63 in Höhenrichtung H auf, die sich quer zur Längsrichtung L und zur Breitenrichtung B erstreckt (in Figur 2 zu erkennen). Die Ausbauchungen 63 weisen dabei eine Höhe von wenigstens 25 % und höchstens 150 % einer Höhe des jeweiligen Längsträgers 5, 7 in Höhenrichtung auf. In Längsrichtung L erstreckt sich die Ausbauchung 63 über höchstens 50 % der Gesamtlängserstreckung des jeweiligen Längsträgers 5, 7. In der Ausführung in den Figuren 1 bis 3 ist die Ausbauchung 63, wie die Breitenaufweitung 41, in Längsrichtung L mittig an dem jeweiligen Längsträger 5, 7 ausgebildet.
Ein Übergang der Ausbauchung 63, der mit dem Bezugszeichen 65 gekennzeichnet ist, wird in Längsrichtung L durch eine Krümmung 67 im Längsverlauf eingeleitet, die von dem Lokomotivrahmen 1 bzw. der Tragstruktur 3 weg orientiert ist. Am der Krümmung 67 gegenüberliegenden Ende der Ausbauchung 63 endet der Übergang 65 mit einer weiteren Krümmung 69, die zu dem Lokomotivrahmen 1 bzw. zu der Tragstruktur 3 hin orientiert ist. Die von dem Übergang 65 getrennten Längsträgerabschnitte 59, 61 verlaufen dabei parallel zueinander. Der Querschnitt der Längsträger 5, 7 bleibt dabei sowohl im Verlauf des Übergangs 49 als auch im Verlauf des Übergangs 65 im Wesentlichen konstant.
In der Ausführung in den Figuren 1 bis 3 ist eine Längsabmessung der Ausbauchung 63 geringer als eine Längsabmessung der Breitenaufweitung 41. Von dem Ende 13 oder dem Ende 15 des Lokomotivrahmens 1 aus betrachtet beginnt in Längsrichtung L somit zuerst die Breitenaufweitung 41, anschließend beginnt die Ausbauchung 63 und am gegenüberliegenden Ende des Mittelabschnitts 61 endet zunächst die Ausbauchung 63 und dann endet die Breitenaufweitung 41. Entsprechend sind die Krümmung 67 der Ausbauchung 63 und der Knick 55 der Breitenaufweitung 41 sowie die Krümmung 69 und der Knick 57 in Längsrichtung L versetzt zueinander. Abschnittsweise überlappen sich jedoch der Übergang 49 der Breitenaufweitung 41 und der Übergang 65 der Ausbauchung 63 in einem Überlappungsbereich 71.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Figuren und den Ansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Realisierung der Erfindung in den verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.

Bezugszeichenliste

1: Lokomotivrahmen
3: Tragstruktur
5, 7: Längsträger
9: Unterseite
11: Oberseite
13: erstes Ende
15: zweites Ende
17: Befestigung
19: Baumraum
21: Querträger
23: Federabstützung
25: Transformator
27: Kraftstofftank
29: Druckluftbehälter
30: Anlenkturm
31,33: Außenrand
35, 37, 39: Querträger
41: Breitenaufweitung
43, 45: Breitenabstand
47: Aufnahmeraum
49: Übergang
51: Zwischenabschnitt
53: Winkel
55, 57: Knick
59: längsrandnaher Abschnitt
61: Mittelabschnitt
63: Ausbauchung
65: Übergang
67,69: Krümmung
71: Überlappungsbereich

L: Längsrichtung
B: Breitenrichtung
H: Höhenrichtung

Claims

Lokomotivrahmen (1) für ein Schienenfahrzeug, insbesondere eine Mittelführerhauslokomotive, umfassend
- eine insbesondere wenigstens abschnittsweise flächige und/oder ebene Tragstruktur (3) für Aufbauten, wie ein Führerhaus, und

- zwei sich an einer Unterseite (9) der Tragstruktur (3) in Längsrichtung (L) des Schienenfahrzeugs erstreckende Längsträger (5, 7),

- wobei wenigstens einer der Längsträger (5, 7) im Verlauf dessen Längserstreckung eine Breitenaufweitung (41) quer zur Längserstreckung aufweist, um einen zwischen den beiden Längsträgern (5, 7) gebildeten Aufnahmeraum für Fahrzeugkomponenten, wie Antriebs- und Hilfseinheiten, beispielsweise einen Transformator, zu vergrößern.
Lokomotivrahmen (1) nach Anspruch 1, wobei die Breitenaufweitung (41) wenigstens 5 %, insbesondere wenigstens 7 %, 9 % oder wenigstens 11 %, eines Abstands der Längsträger (5, 7) quer zur Längsrichtung (L) des Schienenfahrzeugs in Breitenrichtung (B) benachbart der Breitenaufweitung (41) beträgt.
Lokomotivrahmen (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei sich die Breitenaufweitung (41) über höchstens 50 %, insbesondere höchstens 45 % oder 40 %, einer Gesamtlängserstreckung des Längsträgers (5, 7) erstreckt.
Lokomotivrahmen (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein Querschnitt des Längsträgers (5, 7) im Bereich der Breitenaufweitung (41) im Wesentlichen konstant ist.
Lokomotivrahmen (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein Übergang (49) der Breitenaufweitung (41) quer, insbesondere in einem Winkel im Bereich von 10° bis 45°, zur Längsrichtung (L) geneigt ist.
Lokomotivrahmen (1) nach Anspruch 4 oder 5, wobei der Übergang (49) durch einen weg vom benachbarten Längsträger (5, 7) orientierten Knick (55) oder Rundung im Längsverlauf des Längsträgers (5, 7) eingeleitet wird, wobei insbesondere der Übergang (49) an einem hin zum benachbarten Längsträger (5, 7) orientierten weiteren Knick (57) oder Rundung im Längsverlauf des Längsträgers (5, 7) endet, wobei insbesondere die von dem Übergang getrennten Längsträgerabschnitte parallel zueinander verlaufen.
Lokomotivrahmen (1), insbesondere nach einem der vorstehenden Ansprüche, für ein Schienenfahrzeug, insbesondere eine Mittelführerhauslokomotive, umfassend
- eine insbesondere wenigstens abschnittsweise flächige und/oder ebene Tragstruktur für Aufbauten, wie ein Führerhaus, und

- zwei quer zur Längsrichtung (L) des Schienenfahrzeugs in Breitenrichtung (B) in einem Abstand zueinander angeordnete, sich an einer Unterseite der Tragstruktur (3) in Längsrichtung (L) erstreckende Längsträger (5, 7),
wobei wenigstens einer der Längsträger (5, 7) im Verlauf dessen Längserstreckung eine quer zur Längs- und Breitenrichtung (L, B) ausgebildete Ausbauchung von wenigstens 25% und höchstens 150% einer Höhe des jeweiligen Längsträgers (5, 7) aufweist.
Lokomotivrahmen (1) nach Anspruch 7, wobei sich die Ausbauchung über höchstens 50 %, insbesondere höchstens 45 % oder 40 %, einer Gesamtlängserstreckung des Längsträgers (5, 7) erstreckt, wobei insbesondere die Längsabmessung der Ausbauchung geringer als die Längsabmessung der Breitenaufweitung (41) ist.
Lokomotivrahmen (1) nach Anspruch 7 oder 8, wobei ein Übergang (65) durch eine weg vom Lokomotivrahmen orientierte Krümmung (67) im Längsverlauf des Längsträgers (5, 7) eingeleitet wird, wobei der Übergang (65) an einer hin zum Lokomotivrahmen orientierten weiteren Krümmung (69) im Längsverlauf des Längsträgers (5, 7) endet, wobei insbesondere die von dem Übergang getrennten Längsträgerabschnitte parallel zueinander verlaufen.
Lokomotivrahmen (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei ein insbesondere durch einen Knick oder eine Rundung im Längsverlauf des Längsträgers gebildeter Übergang (49) der Breitenaufweitung (41) und ein insbesondere durch eine Krümmung im Längsverlauf des Längsträgers gebildeter Übergang (65) der Ausbauchung in Längsrichtung (L) versetzt sind.
Lokomotivrahmen (1) nach Anspruch 10, wobei die insbesondere kontinuierliche Änderung des Profilverlaufs des Längsträgers(5, 7) im Übergang (49) der Breitenaufweitung (41) und im Übergang (65) der Ausbauchung abschnittsweise überlappend stattfindet.
Lokomotivrahmen (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, der eine Gesamtlänge von wenigstens 15.000 mm, insbesondere von wenigstens 15.500 mm, 16.000 mm oder wenigstens 16.500 mm, aufweist.
Lokomotivrahmen (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei wenigstens ein Längsträger (5, 7) als Innenlängsträger ausgebildet ist und in Bezug auf einen benachbarten Außenrand (31, 33) der Tragstruktur (3) nach innen versetzt ist.
Lokomotive, insbesondere Mittelführerhauslokomotive, umfassend wenigstens einen nach einem der vorstehenden Ansprüche, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und einem der Ansprüche 8 bis 13, ausgebildeten Lokomotivrahmen (1).