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Die Erfindung betrifft ein Doppelstockschienenfahrzeug, mit zumindest einem Doppelstockwagen umfassend einen Wagenkasten und zwei Drehgestellen, wobei der Wagenkasten eine Breite von über 2,76m aufweist.
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Die Abmessungen von Doppelstockschienenfahrzeugen, sind durch das Lichtraumprofil beschränkt. Eine nennenswerte Verlängerung eines Wagenkastens eines Doppelstockschienenfahrzeug (zur Erhöhung der Sitzplatzanzahl) geht daher immer auch mit einer Reduktion der Fahrzeugbreite einher. In der Regel wird die Sitzplatzkapazität ein entscheidender Faktor für einen Betreiber sein und zugleich wird eine Mindestinnenbreite definiert. Um den Verlust an Wagenbreite bei langen Fahrzeugen zu reduzieren, gibt es bogenabhängige Querspielbegrenzungen, wie bspw. aus der
CH 670227 A5 bekannt. Diese Querspielbegrenzungen ermöglichen ein hohes Querspiel und einen guten Fahrkomfort in der Geraden und eine Querspielreduktion im Bogen.
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In der Vergangenheit gab es ferner Ansätze, die Kontaktpaare der Querführung aus weich-elastischem Material wie Kunststoff herzustellen. Dies hat sich allerdings aufgrund der hohen Kontaktkräfte als unpraktikabel herausgestellt, da der Verschleiß zu hoch und damit die Lebensdauer dieser Bauteile zu kurz ist. Beispiele hierfür sind aus der
CH 670227 A5 und
DE 19838321 A1 bekannt.
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Bestand in der Vergangenheit die Notwendigkeit den Wagen zu verlängern, um mehr Sitzplätze anzubieten, war dies stets mit einem Verlust an Innenbreite verbunden.
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Zum Beispiel ist das Problem bei der Weiterentwicklung des ICE3 zum ICE4 gut zu erkennen. Ein 200 m langer ICE 3 Zug besteht aus 8 Wagen mit 2950 mm Breite, der ICE-4 besteht in der 200 m Ausführung aus 7 Wagen bei einer Breite von 2852 mm. Der Reduktion der Wagenzahl ist aus wirtschaftlichen Gründen (weniger Großkomponenten, z.B. Fahrwerke, Klimaanlagen) hoch attraktiv, aber aus Kunden- und Betreibersicht, in der Regel nicht erwünscht. Das Dokument
EP 2 223 841 B1 betrifft diese im ICE-4 verwendeten überlangen Wagenkästen.
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Die Problematik bei einstöckigen und doppelstöckigen Schienenfahrzeugen ist jedoch überhaupt nicht vergleichbar.
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Auch bei Doppelstockwagen ist eine Erhöhung der Wagenlänge wichtig, da dies eine Erhöhung des Doppelstockanteils und somit eine Erhöhung der Sitzplatzanzahl ermöglicht.
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Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde einen Doppelstockwagen mit einer erhöhten Sitzplatzkapazität zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch das Doppelstockschienenfahrzeug des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß wird ein Doppelstockschienenfahrzeug bereitgestellt, mit zumindest einem Doppelstockwagen umfassend einen Wagenkasten und zwei Drehgestellen (Fahrwerke), wobei der Wagenkasten eine Breite von über 2,76m aufweist. Der Doppelstockwagen weist einen Drehgestellmittenabstand zwischen den Mitten der zwei Drehgestelle, von über 20,5m auf.
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Die Breite ist dabei die Außenbreite des Doppelstockschienenfahrzeug.
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Der Erfinder hat erkannt, dass für die Erhöhung der Sitzplatzkapazität eines Doppelstockschienenfahrzeugs ein entscheidender Faktor ist, dass eine ausreichende Breite des Wagenkastens gegeben ist.
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Darüber hinaus ist ein entscheidender Faktor für die Sitzplatzkapazität eines Doppelstockschienenfahrzeugs der Doppelstockanteil des Schienenfahrzeugs. Dieser lässt sich bei einem Doppelstockschienenfahrzeug dadurch erhöhen, dass der Drehgestellmittenabstand (bzw. der Drehzapfenabstand) erhöht wird.
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Eine solche Erhöhung der Drehzapfenabstände war in der Vergangenheit jedoch nicht möglich aufgrund der Begrenzung durch das Lichtraumprofil. Dies spielt insbesondere bei Kurvenbögen eine Rolle, da das Lichtraumprofil eines Doppelstockfahrzeugs in Kurvenbögen der entscheidende Faktor für die maximalen Gesamtabmaße des Fahrzeugs sind.
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Es war in der Vergangenheit technisch nicht möglich Doppelstockschienenfahrzeuge bereitzustellen, deren Doppelstockwagen einen Drehgestellmittenabstand aufgewiesen haben der länger als 20m war und deren Breite entsprechend den Anforderungen der Betreiber 2,75m war.
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Dem Erfinder ist es gelungen, diesen Zielkonflikt aufzulösen und folglich ein Doppelstockschienenfahrzeug bereitzustellen, das einen erhöhten Doppelstockanteil aufweist.
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In Weiterbildung des Doppelstockschienenfahrzeug kann vorgesehen sein, dass der Drehgestellmittenabstand über 21,0m, vorzugsweise über 21,5m, insbesondere über 22,0m beträgt.
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Hierdurch wird ein besonders vorteilhaftes Doppelstockschienenfahrzeug angegeben, dass es erlaubt den Doppelstockanteil weiter zu erhöhen.
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In Ausgestaltung des Doppelstockschienenfahrzeug kann vorgesehen sein, dass der Drehgestellmittenabstand unter 23,0m, vorzugsweise unter 22,7m liegt.
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Hierdurch wird ein besonders vorteilhaftes Doppelstockschienenfahrzeug angegeben, dass es erlaubt den Doppelstockanteil weiter zu erhöhen und gleichzeitig das Lichtraumprofil hinsichtlich der maximalen Abmaße voll ausgereizt.
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In Weiterbildung des Doppelstockschienenfahrzeug kann vorgesehen sein, dass der Doppelstockwagen einen Wagenüberhang von unter 3,0m aufweist.
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Das Doppelstockschienenfahrzeug weist dabei einen Wagenüberhang auf, der vorzugsweise größer ist als 1,4m.
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Der Wagenüberhang ist der Abstand von der Drehgestellmitte bis zum Wagenkastenende.
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Entsprechender Bauraum wird für Fahrwerk und Kupplung benötigt.
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Die Begrenzung des Wagenüberhangs ist wichtig, damit das Lichtraumprofil eingehalten werden kann. Schienenfahrzeuge mit zu großem Wagenüberhang sind hinsichtlich der maximalen Gesamtabmessungen begrenzt, da diese die Grenzen des Lichtraumprofils in Kurvenbögen erreichen.
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Um das negative erste Querspiel (w i Querspiel) zu realisieren ist eine Erhöhung des zweiten Querspiels) w_a-Querspiels hilfreich (Verlagerung nach bogenaußen). Daher ist ein gekürzter Wagenüberhang förderlich.
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In Ausgestaltung des Doppelstockschienenfahrzeug kann vorgesehen sein, dass der Doppelstockwagen je Drehgestell zumindest eine, vorzugsweise zwei, ferner vorzugsweise vier, Querführungsanordnung/en zur Querführung des Wagenkastens gegenüber einem Drehgestell, aufweist.
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In vorteilhafter Ausgestaltung weist die Querführungsanordnung eine elastisches Lageranordnung auf.
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In Weiterbildung des Doppelstockschienenfahrzeug kann vorgesehen sein, dass die Querführungsanordnung derart ausgebildet ist, dass ein erstes Querspiel mit zunehmender Ausdrehung des Drehgestells geringere, vorzugsweise negative, Werte annimmt.
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Das erste Querspiel ist dabei ein bogenabhängiges wi-Querspiel.
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Hierdurch ist es möglich auch in engen Bögen besonders große Doppelstockschienenfahrzeuge in einem gegebenen Lichtraumprofil zu halten.
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In Ausgestaltung des Doppelstockschienenfahrzeug kann vorgesehen sein, dass der Wagenkasten durch die Querführungsanordnung relativ zu dem Drehgestell bei Ausdrehung des Drehgestells entgegen einer Bogeninnenrichtung auslenkbar ist.
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Der Wagenkasten ist durch die Querführungsanordnung relativ zu dem Fahrwerk bei Ausdrehung des Fahrwerks somit nach bogenaußen auslenkbar.
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Die Bogeninnenrichtung ist dabei die radial nach Innen gerichtete Richtung des vom Drehgestell zum Mittelpunkt des Kurvenbogens der Schienen (bzw. der Spur). Nach bogenaußen ist der Bogeninnenrichtung entgegengesetzt.
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In Weiterbildung des Doppelstockschienenfahrzeug kann vorgesehen sein, dass der Wagenkasten durch die Querführungsanordnung gegenüber dem Drehgestell außermittig querführbar ist.
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Bei Fahrzeugen nach dem Stand der Technik wird der Wagenkasten mittig über dem Drehgestell geführt. Die nunmehr durch die Querführungsanordnung bereitgestellte bogenabhängige Querspielkulisse reduziert das zur Verfügung stehende Querspiel in engen Bögen. Nun wird erstmals der Wagenkasten im engen Bogen außermittig über der Fahrwerksmitte geführt. Hierdurch wird ermöglicht, den Wagenkasten passiv nach außen zu drücken.
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Übliche Fahrzeuge werden mittig über dem Drehgestell geführt und im Bogen wird das erste Querspiel (wi(R)-Querspiel) auf ca. 10-30 mm reduziert. Nach dieser Erfindung wird das Fahrzeug in engen Bögen nach bogenaußen gezwungen. Eine Positionierung des Wagenkastens mittig über dem Fahrwerk (Drehgestell) ist aufgrund von Anschlägen in engen Bögen nicht möglich. Dies ermöglicht bei Doppelstockwagen mit Drehzapfenabständen von über 21m, währenddessen nach dem Stand der Technik kein Fahrzeug mit mehr als 20m Drehzapfenabstand bekannt ist.
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In Ausgestaltung des Doppelstockschienenfahrzeug kann vorgesehen sein, dass die Querführungsanordnung eine ersten Führungsanordnung aufweist, die erste Führungsanordnung umfassend: ein erstes wagenkastenfestes Element mit einer ersten Kontaktfläche, ein erstes fahrwerksfestes (drehgestellfestes) Element mit einer zweiten Kontaktfläche, wobei die erste Kontaktfläche und die zweite Kontaktfläche ein erstes Kontaktflächenpaar ausbilden, wobei das erstes wagenkastenfeste Element und/oder das erste fahrwerksfeste Element die elastische Lageranordnung aufweist/aufweisen.
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In Weiterbildung des Doppelstockschienenfahrzeug kann vorgesehen sein, dass die elastische Lageranordnung, derart ausgebildet ist, dass die erste Kontaktfläche und die zweite Kontaktfläche durch eine auf das Kontaktflächenpaar wirkende Kontaktkraft zueinander ausrichtbar sind.
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Hierdurch wird ein flächiger Kontakt geschaffen, sodass die Kräfte gleichmäßig auf das Kontaktflächenpaar wirken und es nicht zu einem erhöhten Verschleiß aufgrund von einem Punktkontakt kommt.
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In Ausgestaltung des Doppelstockschienenfahrzeug kann vorgesehen sein, dass die Drehgestelle endständige Drehgestelle sind.
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Endständige Drehgestelle sind dabei jeweils genau einem Wagenkasten zugeordnet.
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Endständige Drehgestelle sind keine Jakobsdrehgestelle.
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Hierdurch sind jedem Wagenkasten zwei eigene Drehgestelle zugeordnet, sodass die Rad- und/oder Achslasten in einem zulässigen Bereich bleiben.
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In vorteilhafter Ausgestaltung weist das Doppelstockschienenfahrzeug Jakobsdrehgestelle auf. Hierdurch wird ein Gliederzug geschaffen. In diesem Fall ist das Doppelstockschienenfahrzeug als Gliederzug ausgebildet.
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Es sind elastische Lageranordnungen vorgesehen, um eine Parallelstellung von dem ersten wagenkastenfesten Element und/oder dem ersten fahrwerksfeste Element zu ermöglichen. Durch die elastischen Lageranordnungen ist eine Elastizität zum Ausgleich der Winkelfehler in der Querführungsanordnung vorgesehen.
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Eine Positionierung des Wagenkastens mittig über dem Fahrwerk (Drehgestell) ist aufgrund der Querführungsanordnung in engen Bögen der Spur bzw. der Schienen nicht möglich. Vielmehr werden diese in engen Bögen außermittig geführt. Dies ermöglicht z.B. Doppelstockwagen mit Drehzapfenabständen von über 21m, währenddessen, nach dem Stand der Technik, kein Doppelstockfahrzeug mit mehr als 20m Drehzapfenabstand bekannt ist.
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Durch die Querführungsanordnung ist die Erhöhung des Drehzapfenabstands auf über 22m (Erhöhung der Sitzplatzanzahl) bei einer gleichzeitigen Erhöhung der Fahrzeugbreite möglich.
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Eine entscheidende Fragestellung zur Lösung dieser Probleme ist es, wie die Querdynamik des Fahrzeugs trotz der erforderlichen starren Querführung dauerhaft beherrscht werden kann.
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Das eigentliche Problem wurde mit Hilfe eines neuen Berechnungsansatz erkannt. Bisher wurden die Kräfte im Kulissenkontakt bestimmt. Bei dem neuen Berechnungsansatz wird ein FE-Modell in einer Mehrkörpersimulation verwendet. Mit Hilfe dieses simulativen Ansatzes konnte eine Ursache für den Verschleiß an der Querführung erkannt werden. Bisher ist davon ausgegangen worden, dass es bei Bogen und S-Bogenfahrten zu einer mehr oder weniger reinen Querverschiebung zwischen Wagenkasten und Drehgestell kommt. Die Rolle soll auf der Querspielkulisse einen großflächigen Kontakt herstellen und ggf. auftretende Längsbewegungen durch ein Abrollen ausgleichen.
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Tatsächlich zeigen die Simulationen klar, dass auch die Wankbewegungen des Fahrzeugs einen erheblichen Einfluss auf die Spannungen in der Kulisse haben. Auch wenn die auftretenden Wankwinkel nur gering sind (ca. 0,5°; Fahrzeugabhängig) führen diese Wankwinkel zu einem Kantenkontakt. In den oben genannten Simulationen ist dies durch sehr kleine Kontaktflächen zu erkennen. Außerdem springt der Kontaktpunkt teilweise von der Oberkante direkt an die Unterkante der Konturplatte. Die kleinen Kontaktflächen im Kantenkontakt führen zu hohen Spannungen, welche sogar die Materialfestigkeit überschreiten würden und gleichzeitig zu Verschleiß an der Kulisse führen.
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Das Bereitstellen einer elastischen Lageranordnung löst diese vorhandenen Probleme.
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Insgesamt zeigen die Simulationen wesentlich niedrigere Kontaktpressungen (Reduktion um Faktor 3,5) durch die Verwendung von elastischen Lageranordnungen
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Besonders gering sind die Kontaktpressungen, wenn eine Parallelstellung des ersten Kontaktflächenpaars erfolgt.
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In Ausgestaltung der Querführungsanordnung des Doppelstockschienenfahrzeugs kann vorgesehen sein, dass zwischen der ersten Kontaktfläche und der zweiten Kontaktfläche ein erstes Querspiel ausgebildet ist.
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Das erste Querspiel ist dabei ein bogenabhängiges wi-Querspiel.
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In Ausgestaltung der Querführungsanordnung des Doppelstockschienenfahrzeugs kann vorgesehen sein, dass das erste Querspiel, insbesondere in Abhängigkeit von einer Ausdrehung des Drehgestells, veränderlich ist und positive und negative Werte annehmen kann.
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Insbesondere das erste Querspiel nach bogeninnen ist entscheidend für den möglichen Drehzapfenabstand.
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Das genannte Ziel ist aufgrund von Berechnungen zur Fahrzeugbreite gemäß EN 15273-2 mit einer Reduktion des ersten Querspiels (bogenabhängiges wi-Querspiels) hin zu negativen Werten möglich. Eine derart hohe Reduktion des wi-Querspiels ist bisher nicht gelungen, da es gemäß Stand der Technik zu hohen Kräften und noch höheren Spannungen an der Kulisse kommen würde. Dadurch kommt es bereits bei aktuellen Kulissen zu Verschleiß, welcher je nach Fahrzeugtyp kritisch sein kann. Dieser Nachteil wird hier jedoch überwunden.
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In Weiterbildung der Querführungsanordnung des Doppelstockschienenfahrzeugs kann vorgesehen sein, dass das die Querführungsanordnung eine zweite Führungsanordnung aufweist. Die zweite Führungsanordnung umfasst zwei zweite fahrwerksfeste Elemente mit jeweils einer dritten Kontaktfläche, ein zweites wagenkastenfestes Element mit zwei vierten Kontaktflächen, wobei die dritten Kontaktflächen und die vierten Kontaktflächen zwei zweite Kontaktflächenpaare ausbilden.
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Die zweite Führungsanordnung ist dabei zentral im Bereich der Fahrwerksmitte (bzw. Drehgestellmitte) angeordnet.
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In Ausgestaltung der Querführungsanordnung des Doppelstockschienenfahrzeugs kann vorgesehen sein, dass zwischen der dritten Kontaktfläche und der vierten Kontaktfläche des jeweiligen zweiten Kontaktflächenpaar ein zweites Querspiel ausgebildet ist.
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Hierdurch ist eine Querführung mit einem zweiten Querspiel durch die zweite Führungsanordnung gewährleistet.
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In Weiterbildung der Querführungsanordnung des Doppelstockschienenfahrzeugs kann vorgesehen sein, dass das zweite Querspiel insbesondere in Abhängigkeit von einer Ausdrehung des Drehgestells, veränderlich ist und positive Werte annehmen kann.
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Das zweite Querspiel kann vorzugsweise keine negativen Werte annehmen.
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In Ausgestaltung der Querführungsanordnung des Doppelstockschienenfahrzeugs kann vorgesehen sein, dass das erste wagenkastenfeste Element eine Konturplatte ist und die erste Kontaktfläche als Konturplattenoberfläche ausgebildet ist, und dass das erste fahrwerksfeste Element als Rollenanordnung ausgebildet ist und die zweite Kontaktfläche als Rollenoberfläche ausgebildet ist.
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Alternativ oder ergänzen dazu (im Sinne einer logischen "und/oder" - Kombination) kann vorgesehen sein, dass das erste fahrwerksfeste Element eine Konturplatte ist und die zweite Kontaktfläche als Konturplattenoberfläche ausgebildet ist, und dass das erste wagenkastenfestes Element als Rollenanordnung ausgebildet ist und die erste Kontaktfläche als Rollenoberfläche ausgebildet ist.
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Die Konturplattenoberfläche weist dabei insbesondere eine veränderliche Kontur auf, die es erlaubt, dass eine veränderliche Ausdrehung und folglich ein veränderliches erstes Querspiel zwischen dem ersten fahrwerksfesten Element und dem ersten wagenkastenfesten Element auf.
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In Weiterbildung der Querführungsanordnung des Doppelstockschienenfahrzeugs kann vorgesehen sein, dass die Rollenoberfläche abgerundete Kanten aufweist.
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Hierdurch wird erreicht, dass es zu geringeren Kontaktpressungen kommt, wenn die Ecken abgerundet werden.
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In Ausgestaltung der Querführungsanordnung des Doppelstockschienenfahrzeugs kann vorgesehen sein, dass die Konturplattenoberfläche eine veränderliche Breite aufweist, die derart ausgebildet ist, dass abhängig von einer Ausdrehung des Drehgestells das Querspiel durch die Position der Rollenanordnung in Bezug auf die Konturplattenoberfläche veränderbar ist, wobei vorzugsweise die Konturplattenoberfläche derart ausgebildet ist, dass das Querspiel mit zunehmender Ausdrehung des Drehgestells geringere, vorzugsweise negative, Werte annimmt.
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Bei der Ausdrehung handelt es sich dabei um eine Winkelauslenkung des Drehgestells in einer Kurve, welche durch die Spur (bzw. die Schienen vorgegeben wird).
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Um den Verschleiß und Kräfte zu begrenzen, mussten bisher große Querspiele zugelassen werden. Zum Beispiel ist bei bekannten Doppelstockwagen im 250 m Bogen ein erstes Querspiel (wi(R) Querspiel) von 20 mm vorhanden. Für Berechnung zur Fahrzeugbegrenzung sind nach EN 15273-2 ausschließlich Bogenradien größer als 150 m zu berücksichtigen. Für die Auslegung sind der 250 m Bogenradius und u.U. auch der 150 m Bogenradius relevant. In der Vergangenheit ist es nicht gelungen ein negatives w i-Querspiel in den relevanten Bogenradien zu realisieren. Es wurde somit der Wagenkasten mittig über dem Drehgestell geführt und lediglich die Federwege im Bogen reduziert.
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Durch die vorgestellte Ausführung wird gewährleistet, dass Verschleiß und Kräfte begrenzt werden und gleichzeitig aufgrund des geringeren bzw. negativen Querspiels ein größerer Drehzapfenabstand realisiert werden bzw. engere Bögen bei einem gegebenen Drehzapfenabstand durchfahren werden.
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In Weiterbildung des Doppelstockschienenfahrzeugs kann vorgesehen sein, dass der Wagenkasten zumindest einen Einzug aufweist.
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Um das negative erste Querspiel (w i Querspiel) zu realisieren ist eine Erhöhung des zweiten Querspiels) w_a-Querspiels hilfreich (Verlagerung nach bogenaußen). Daher ist ein Einzug am Wagenende förderlich.
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In Weiterbildung des Doppelstockschienenfahrzeugs kann vorgesehen sein, dass der Doppelstockwagen zumindest ein quer zur Fahrtrichtung wirkendes Feder- und/oder Dämpfer-Element aufweist, das mit dem Drehgestell und mit dem Wagenkasten verbunden ist und von der Drehgestellmitte zur Wagenkastenmitte hin außermittig angeordnet ist.
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Es sind auch mechanisch ähnliche oder äquivalente Lösungen denkbar. Einerseits ist es möglich, dass die Rollenanordnung am Wagenkasten und die Konturplatte am Drehgestell montiert ist. Es ist aber auch möglich, dass Rollenanordnung am Drehgestell und die Konturplatte am Wagenkasten montiert ist.
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Das erste Querspiel kann für einen Doppelstockwagen mit 22,5 m Fahrwerksmittenabstand folgende Werte aufweisen. Auf der Geraden beträgt in diesem Fall das erste Querspiel (wi(R)-Querspiel) 0,1m. Im Bogen mit R = 250m beträgt in diesem Fall das erste Querspiel (wi(R)-Querspiel) -0,034m. Im Bogen mit R = 100m beträgt in diesem Fall das erste Querspiel (wi(R)-Querspiel) -0,073m.
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Es besteht die Möglichkeit die Anbindung von Rolle und Konturplatte am Wagenkasten bzw. Drehgestell zu tauschen.
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Nachfolgend soll die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsformen mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert werden.
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Es zeigt:
- Fig. 1
- eine schematische Darstellung eines erfindungsgemä-ßen Doppelstockschienenfahrzeugs;
- Fig. 2
- eine weitere schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Doppelstockschienenfahrzeugs;
- Fig. 3
- eine weitere modifizierte schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Doppelstockschienenfahrzeugs;
- Fig. 4
- eine schematische detaillierte Schnittdarstellung einer Querführungsanordnung des Doppelstockschienenfahrzeugs gemäß einer ersten Ausführungsform;
- Fig. 5
- eine schematische detaillierte Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Querführungsanordnung des Doppelstockschienenfahrzeugs gemäß einer zweiten Ausführungsform;
- Fig. 6
- eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wagenkastenanordnung mit zumindest einer erfindungsgemäßen Querführungsanordnung; und
- Fig. 7
- eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wagenkastenanordnung mit zumindest einer erfindungsgemäßen Querführungsanordnung.
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Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Doppelstockschienenfahrzeugs 1.
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Das Doppelstockschienenfahrzeug 1 weist zumindest einen Doppelstockwagen 30 auf, umfassend einen Wagenkasten 2 und zwei Drehgestelle 4.
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Der Wagenkasten 2 weist eine Breite B von über 2,76m auf.
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Der Doppelstockwagen 30 weist einen Drehgestellmittenabstand A zwischen den Mitten M der zwei Drehgestelle 4, von über 20,5m auf.
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Der Drehgestellmittenabstand beträgt vorzugsweise über 21,0m, ferner vorzugsweise über 21,5m, insbesondere über 22,0m.
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Der Drehgestellmittenabstand A liegt vorzugsweise unter 23,0m, ferner vorzugsweise unter 22,7m.
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Der Doppelstockwagen 30 weist einen Wagenüberhang 6 von unter 3,0m auf.
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Der Doppelstockwagen 30 weist je Drehgestell 4 zumindest eine, vorzugsweise zwei, ferner vorzugsweise vier, Querführungsanordnung/en 100 zur Querführung des Wagenkastens 2 gegenüber einem Drehgestell 4, auf.
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Die Querführungsanordnung 100 weist zumindest eine elastisches Lageranordnung 130 auf.
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Der Wagenkasten 2 ist durch die Querführungsanordnung 100 relativ zu dem Drehgestell 4 bei Ausdrehung des Drehgestells 4 entgegen einer Bogeninnenrichtung BI auslenkbar.
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Der Wagenkasten 2 ist durch die Querführungsanordnung 100 relativ zu dem Fahrwerk 4 bei Ausdrehung des Drehgestells 4 somit nach bogenaußen auslenkbar.
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Der Wagenkasten 2 ist durch die Querführungsanordnung 100 gegenüber dem Drehgestell 4 außermittig querführbar.
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Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Wagenkastenanordnung 20 eines Doppelstockschienenfahrzeug 1 mit zumindest einer erfindungsgemäßen Querführungsanordnung 100.
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Die Querführungsanordnung 100i derart ausgebildet ist, dass ein erstes Querspiel wi(R) mit zunehmender Ausdrehung des Drehgestells 4 geringere, vorzugsweise negative, Werte annimmt.
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Die Querführungsanordnung 100 umfasst zumindest eine erste Führungsanordnung 10.1, 10.2. Die erste Führungsanordnung 10.1, 10.2 umfasst ein erstes wagenkastenfestes Element 110.1, 110.2 mit einer ersten Kontaktfläche 112.1, 112.2 und ein erstes fahrwerksfestes Element 120.1, 120.2 mit einer zweiten Kontaktfläche 122.1, 122.2.
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Die erste Kontaktfläche 112.1, 112.2 und die zweite Kontaktfläche 122.1, 122.2 bilden ein erstes Kontaktflächenpaar Kl.l, K1.2 ausbilden.
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Das erste wagenkastenfeste Element 110.1, 110.2 und/oder das erste fahrwerksfeste Element 120.1, 120.2 weist/weisen die elastische Lageranordnung 130 auf.
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Durch die Ausbildung der elastischen Lageranordnung 130 wird dem Problem des Kantenkontakts begegnet. Die elastische Lageranordnung 130 kann z.B. als Gummibuchsen oder als Sphärolager ausgebildet sein.
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Die elastische Lageranordnung 130, ist derart ausgebildet, dass die erste Kontaktfläche 112.1, 112.2 und die zweite Kontaktfläche 122.1, 122.2 durch eine auf das erste Kontaktflächenpaar Kl.l, K1.2 wirkende Kontaktkraft FKontakt (vgl. Fig. 4 und 5) zueinander ausrichtbar sind.
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Der Wagenkasten 2 ist durch die Querführungsanordnung 100 gegenüber dem Drehgestell 4 außermittig querführbar.
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Zwischen der ersten Kontaktfläche 112.1, 112.2 und der zweiten Kontaktfläche 122.1, 122.2 ist ein erstes Querspiel wi(R) ausgebildet.
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Das erste Querspiel wi(R) ist, insbesondere in Abhängigkeit von einer Winkelauslenkung a des Drehgestells 4, veränderlich und kann positive und negative Werte annehmen.
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Insbesondere das erste Querspiel nach bogeninnen wi(R) ist entscheidend für den möglichen Drehzapfenabstand.
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Die Querführungsanordnung 100 weist eine zweite Führungsanordnung 20 auf.
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Die zweite Führungsanordnung 20 umfasst zwei zweite fahrwerksfeste Elemente 210.1, 210.2 mit jeweils einer dritten Kontaktfläche 212.1, 212.2 und ein zweites wagenkastenfestes Element 220 mit zwei vierten Kontaktflächen 222.1, 222.2.
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Die dritten Kontaktflächen 212.1, 212.2 und die vierten Kontaktflächen 222.1, 222.2 bilden zwei zweite Kontaktflächenpaare K2.1, K2.2 aus.
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Zwischen der dritten Kontaktfläche 212.1, 212.2 und der vierten Kontaktfläche 222.1, 222.2 des jeweiligen zweiten Kontaktflächenpaars K2.1, K2.2 ist ein zweites Querspiel wa(R) ausgebildet.
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Das zweite Querspiel wa(R), kann in Abhängigkeit von einer Ausdrehung des Drehgestells 4, veränderlich sein und kann positive Werte annehmen.
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Gemäß der Ausführungsbeispiele ist das erste fahrwerksfeste Element 120.1, 120.2 eine Konturplatte und die zweite Kontaktfläche 122 ist als Konturplattenoberfläche 126 ausgebildet. Das erste wagenkastenfeste Element 110.1, 110.2 ist als Rollenanordnung ausgebildet. Die erste Kontaktfläche 112.1, 112.2 ist als Rollenoberfläche 136 ausgebildet ist.
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Alternativ kann vorgesehen sein (nicht in den Figuren gezeigt), dass das erste wagenkastenfeste Element 110.1, 110.2 eine Konturplatte ist und die erste Kontaktfläche 112.1, 112.2 als Konturplattenoberfläche 126 ausgebildet ist. Das erste fahrwerksfeste Element 120.1, 120.2 ist als Rollenanordnung 131 ausgebildet und die zweite Kontaktfläche 122.1, 122.2 ist als Rollenoberfläche 136 ausgebildet.
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Der Wagenkasten 2 ist durch die Querführungsanordnung relativ zu dem Drehgestell 4 bei Ausdrehung des Drehgestells 4 entgegen einer Bogeninnenrichtung BI auslenkbar.
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Der Wagenkasten 2 weist zumindest einen Einzug 50 auf. Vorzugsweise weist jedes Ende des Wagenkastens 2 zwei Einzüge 50 auf.
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Fig. 3 zeigt eine modifizierte schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Wagenkastenanordnung 20 mit zumindest einer erfindungsgemäßen Querführungsanordnung 100.
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Aus der Fig. 3 ist ersichtlich, dass es bei der dargestellten außermittigen Führung das erste Querspiel wi(R) derart stark reduziert, dass in engen Bögen der Wagenkasten 2 nach außen gedrückt wird und das erste Querspiel wi(R) negativ ist. Durch diese außermittige Führung des Wagenkastens 2 wird auch bei besonders langen Wagen das infrastrukturseitig freigehaltene Lichtraumprofil LP eingehalten, weil der Wagenkasten 2 relativ zu den Drehgestellen 4 verlagert wird.
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Wie aus den Fig. 2 und Fig. 3 ersichtlich ist, weist die Konturplattenoberfläche eine veränderliche Breite auf, die derart ausgebildet ist, dass abhängig von einer Ausdrehung α (Auslenkungswinkel)des Drehgestells das Querspiel (wi(R)) durch die Position der Rollenanordnung in Bezug auf die Konturplattenoberfläche veränderbar ist, wobei vorzugsweise die Konturplattenoberfläche 126 derart ausgebildet ist, dass das Querspiel wi(R) mit zunehmender Ausdrehung des Drehgestells 4 geringere, vorzugsweise negative, Werte annimmt.
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Fig. 4 zeigt eine schematische detaillierte Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Querführungsanordnung 100 des Doppelstockschienenfahrzeugs gemäß einer ersten Ausführungsform.
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Gemäß Fig. 4 ist die erste Führungsanordnung 10.1, 10.2 detailliert dargestellt.
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Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist die elastische Lageranordnung 130, derart ausgebildet, dass die erste Kontaktfläche 112.1, 112.2 und die zweite Kontaktfläche 122.1, 122.2 durch eine auf das erste Kontaktflächenpaar Kl.l, K1.2 wirkende Kontaktkraft FKontakt zueinander ausrichtbar sind.
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Gemäß der ersten Ausführungsform ist das wagenkastenfeste Element 110.1, 110.2 durch die elastische Lageranordnung 130 gelagert. Es handelt sich, wie in der Fig. 3 dargestellt, um eine Rollenanordnung 131, welche durch die elastische Lageranordnung 130 elastisch gelagert ist.
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Zur elastischen Lagerung sind Lagerbuchsen 132 ausgebildet, welche eine Achse 134 tragen. Auf der Achse ist die Rolle angeordnet, welche die Rollenoberfläche 136 aufweist, welche als erste Kontaktfläche 112.1, 112.2 dient.
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Die Rollenoberfläche 136 weist abgerundete Kanten KR auf.
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Das erste fahrwerksfeste Element 120.1, 120.2 ist als Konturplatte ausgebildet, welche die Konturplattenoberfläche 126 aufweist, welche als zweite Kontaktfläche 122.1, 122.2 dient.
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Die Kontaktkraft KKontakt greift bei Kantenkontakt zunächst außermittig an der Rollenoberfläche 136 an. In diesem Fall wird die in Fig. 4 dargestellte obere elastische Lageranordnung 130 gegenüber der Lagerbüchse 132 stärker belastet als die untere elastische Lagerung 130 gegenüber der unteren Lagerbuchse 132. Somit wird die obere elastische Lageranordnung 130 stärker verschoben und es kommt zu einer Ausrichtung, insbesondere einer Parallelstellung, des ersten Kontaktflächenpaars Kl.l, K1.2, also der ersten Kontaktfläche 112.1, 112.2 gegenüber der zweite Kontaktfläche 122.1, 122.2.
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Fig. 5 zeigt eine schematische detaillierte Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Querführungsanordnung 100 des Doppelstockschienenfahrzeugs gemäß einer zweiten Ausführungsform.
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Die zweite Ausführungsform ist mit der ersten Ausführungsform kombinierbar oder kann auch alternativ zu der ersten Ausführungsform vorgesehen sein. Nachfolgend werden lediglich die Unterschiede bzw. ergänzenden Merkmale der zweiten Ausführungsform gegenüber der ersten Ausführungsform erläutert.
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Gemäß der zweiten Ausführungsform ist das fahrwerksfeste Element 120.1, 120.2 durch die elastische Lageranordnung 130 gelagert. Es handelt sich dabei, wie in der Fig. 4 dargestellt, um eine Konturplatte, welche durch die elastische Lageranordnung 130 elastisch gelagert ist.
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Zur elastischen Lagerung ist die Konturplatte mittels der elastischen Lageranordnung 130 derart angebunden, dass Wankwinkel der Konturplatte ausgleichbar und/oder geringfügige Querbewegungen möglich sind.
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Die Kontaktkraft KKontakt greift bei Kantenkontakt zunächst außermittig an der Rollenoberfläche 136 an. In diesem Fall wird der in Fig. 5 dargestellte obere Bereich der Konturplattenoberfläche 126, gegenüber dem unteren Bereich der Konturplattenoberfläche, stärker belastet. Somit wird die Konturplatte und die Kulturplattenoberfläche 126 um die elastische Lageranordnung 130, um einen Winkel ausgelenkt und es kommt zu einer Ausrichtung, insbesondere einer Parallelstellung, des ersten Kontaktflächenpaars Kl.l, K1.2, also der zweite Kontaktfläche 122.1, 122.2 gegenüber der ersten Kontaktfläche 112.1, 112.2.
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Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wagenkastenanordnung 20 mit zumindest einer erfindungsgemäßen Querführungsanordnung 100.
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Gemäß Fig. 6 weist der Doppelstockwagen 30 bzw. dessen Querführungsanordnung 100 zusätzlich ein außermittiges quer zur Fahrtrichtung wirkendes Feder- und/oder Dämpfer-Element 40 auf, das mit dem Drehgestell 4 und mit dem Wagenkasten 2 verbunden ist und von der Drehgestellmitte M zur Wagenkastenmitte hin außermittig angeordnet ist.
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Dieses Feder- und/oder Dämpfer-Element 40 ist zwischen Drehgestell 4 und Wagenkasten 2 angeordnet. Bei einer Bogeneinfahrt sorgt das Feder- und/oder Dämpfer-Element 40 durch die Ausdrehung des Drehgestell 4 für eine Unterstützung bei der Verlagerung des Wagenkastens 2 nach außen. Somit kann dieses Element die Querspielkulisse unterstützen und somit die Kräfte an der Kulisse und die Rad/Schiene-Kräfte reduzieren.
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Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wagenkastenanordnung 20 mit zumindest einer erfindungsgemäßen Querführungsanordnung 100.
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Gemäß Fig. 7 weist die Wagenkastenanordnung 20 eine Gliederzuganordnung auf, wobei einem Drehgestell zwei Wagenkästen zugeordnet sind. Die Drehgestelle sind als Jakobsdrehgestelle ausgebildet. Hier ist eine Querführungsanordnung mit vier Führungsanordnungen 10.1, 10.2 dargestellt, um jeden Wagen einzeln außermittig zu Führen. Üblicherweise sind die Wagenkästen von Gliederzügen mit einem Gelenk verbunden. Für die außermittige Querführung ist eine gewisse Querbeweglichkeit zwischen den Wagenkästen vorteilhaft, um auch bei Bogeneinfahrten und S-Bögen jeden Wagen einzeln im Bogen querzuführen. Die in der Abbildung dargestellte Querführungsanordnung 100 sind dabei eine bevorzugte Möglichkeit, um die Wagenkästen 2 jeweils einzeln in Querrichtung an das Drehgestell 4 anzubinden.
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Es besteht die Möglichkeit die Anbindung von Rolle und Konturplatte am Wagenkasten bzw. Drehgestell zu tauschen.
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Die vorstehende Offenbarung gilt gleichermaßen für ein für ein Doppelstockschienenfahrzeug, wie für eine Wagenkastenanordnung für ein Doppelstockschienenfahrzeug. Ferner gilt die vorstehende Offenbarung gleichermaßen für eine Querführungsanordnung für ein Doppelstockschienenfahrzeugs bzw. Querführungsanordnung für eine Wagenkastenanordnung für ein Doppelstockschienenfahrzeug.
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Abschließend sei erwähnt, dass die Merkmale aller oben beschriebenen Ausführungsvarianten untereinander in beliebiger Weise kombiniert werden können, um weitere andere Ausführungsbeispiele der Erfindung zu bilden. Auch können alle Merkmale von Unteransprüchen jeweils für sich mit jedem Merkmal jedes anderen der Ansprüche kombiniert werden, und zwar jeweils für sich allein oder in beliebiger Kombination, um weitere andere Ausführungsbeispiele zu erhalten.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch ein Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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Unabhängig vom grammatikalischen Geschlecht eines bestimmten Begriffes sind Personen mit männlicher, weiblicher oder anderer Geschlechteridentität mit umfasst.