NO335478B1 - Skinnekjøretøy med kollisjonssikkert koplingsfeste - Google Patents

Abstract

Et skinnekjøretøy omfattende en vognkasse (WKA) med en stukesone (STA) som ligger i det minste i den ene ende bak en endebjelke (ETR) i nevnte vognkasse, og med en midtbufferkopling (KUP) som strekker seg fra en i det vesentlige vertikal svingakse (SWA) til enden av vognkassen, og som er forbundet med en bjelke i vognkassen. En koplingsslede (KSL), som utgår fra endebjelken (ETR) og danner bro over stukesonen (STA) idet den strekker seg i retning av vognens sentrum, fiksert til endebjelken (ETR), mens nevnte koplingsslede er ført lengdeforskyvbart på vognkassen (WKA).

Description

SKINNEKJØRETØY MED KOLLISJONSSIKKERT KOPLINGSFESTE

Oppfinnelsen vedrører et skinnekjøretøy med en vognkasse som oppviser, i det minste i den ene vognende, en stukesone som ligger bak en endebjelke i vognkassen, likesom med en midtbufferkopling som idet den utgår fra en i det vesentlige vertikal svingakse, strekker seg til vognenden og er forbundet med vognkassen via en koplingsslede.

På skinnekjøretøyer som er utstyrt med midtbufferkopling og

stukesone anordnet direkte bak endebjelken, er koplingen vanligvis anbrakt på vognkassen bak stukesonen. I tilfelle av en frontkollisjon skjer det først et sammenstøt koplingene imellom. Koplingene inneholder ofte støtdempende og/eller fjærende elementer som, idet de forkortes i lengderetningen, tar

opp i det minste en del av sammenstøtsenergien. I tilfelle energireduksjonen i koplingene ikke er tilstrekkelig, hvilket er tilfelle ved høyere kollisjonshastigheter kjøretøyene imellom, skal deretter den stukesone som finnes i hver vogn og ligger bak den respektive endebjelke, kontrollert ta opp resten av sammenstøtsenergien og forhindre eller begrense skader på den øvrige del av kjøretøyet og derved beskytte personer. Før kjøretøyenes tverrsider, i alminnelighet de

respektive klatrevern, kommer i inngrep, er det for det meste beregnet at koplingen blir skilt fra vognkassen via et beregnet avskjæringssted for å unngå at kollisjonskraften blir ledet via parallelle lastbaner (vognkassens kopling og stukeso-

ne) og inn i vognkassene og det oppstår uakseptabelt høye samlede krefter i vognkassene. Dette ville ved siden av de allerede nevnte skader på kjøretøyene også føre til økt re-tardering av kjøretøyene og derved til en økt skaderisiko for personer.

På skinnekjøretøyer med sidebuffere og trekkrok, slik de blir brukt f.eks. innenfor det europeiske bredsporbaneområde, er problematikken med de parallelle lastbaner og nødvendigheten av en avskjæring av koplingsfestet ikke gitt, da trekkroken på grunn av den korte konstruksjon vanligvis er festet direkte på endebjelken og dessuten bare kan overføre trekkrefter, men ingen trykkrefter. Trykkrefter blir ledet inn i vognkassen utelukkende via sidebufferne. Til stabilisering av defor-meringsoppførselen til vognkassens stukesone kan det være tilveiebrakt spesielle føringer i understellet, som beskrevet f.eks. i DE 19757917 Al.

I EP 0612647 Al er det likeledes beskrevet et skinnekjøretøy, hvor en koplingsfastgjøring skjer direkte på endebjelken og det dermed ikke kreves noen avskjæring av koplingen fra vognkassen, ikke noen brodannelse over stukesonen som er anordnet mellom endebjelke og stivt vognkasseområde, eller lignende. Den konstruksjon som i denne oppfinnelse er foreslått for vognkassens endebjelke og stukesone, fungerer likevel bare ved relativt lange forbygningsområder og korte koplingssteng-er.

EP 1468889 Al viser en tradisjonell koplingsanordning i en midtbufferkopling med energiabsorberingselementer og i til-legg et overbelastningsvern gjennom anordning av et kollisjonselement direkte bak koplingsfestet. På lignende måte be-skrives i DE 3228941 Al en innretning som er koplet bak midtbufferkoplingen, til opptak av meget store støt. Kop-lingsplaten er i dette tilfelle forbundet med en støtstang som er ført lengdeforskyvbart, og er anbrakt på den fremre ende av klatrevernet. Bak koplingstilslutningsplaten er det anordnet et kollisjonselement. Gjennom denne anordning oppstår det ved en kollisjon ikke noen parallelle lastbaner, og det trengs ikke noen brodannelse over en stukesone eller lignende. I begge tilfeller kreves likevel en stor konstruk-sjonslengde for å kunne plassere midtbufferkoplingen og det bakenforkoplede overbelastningsvern. Det er i begge oppfin-nelser ikke tilveiebrakt noen stukesone i vognkassen.

FR 2698840 Al vedrører et skinnekjøretøy med en endebjelke, bak hvilken det befinner seg en stukesone med kollisjonsele-menter. På endebjelkens frontside er det anordnet en kopling. Denne kopling er anbrakt på et skyveelement som igjen er anordnet slik i et andre skyveelement at det i et kollisjonstilfelle kan forskyves i forhold til det andre skyveelement. Det andre skyveelement rager avsnittsvis inn i stukesonen og er ved hjelp av avskjæringselementer, som må skjæres før den plastiske deformering av kollisjonselementene, stivt forbundet med endebjelken. I denne utførelsesform er koplingsfestet og -føringen integrert bestanddel i vognkasseunderstell og krever dermed en spesiell form på koplingen og hele konstruksjonen av vognkasseforbygning. Betinget av konstruksjonen finnes det heller ikke noen mulighet for en sideveis utdrei-ning av koplingen. Koplingen kan derfor bare skyves rett sammen. Enn videre tilsvarer anvendelsen av spesielle avskjæringselementer for utløsning av kollisjonselementene prinsipielt en endring av koplingsfestet og krever en inspek-sjon og, om nødvendig, utskifting av disse komponenter etter nestenulykker.

FR 26 98840 Al vedrører et skinnekjøretøy med en endebjelke. Bak endebjelken befinner det seg en stukesone med kollisjons-elementer. På endebjeikens frontside er det anordnet en kop ling. Denne koplingen er anbrakt på et første skyveelement som er anordnet i et andre skyveelement. I et kollisjonstilfelle kan det første skyveelementet forskyves i forhold til det andre skyveelementet.Den innledningsvis beskrevne løsning for skinnekjøretøyer med midtbufferkopling og stukesone anordnet direkte bak endebjelken ifølge kjent teknikk er fremstilt skjematisk på fig. la til lc. En vognkasse WKA til et skinnekjøretøy som ikke er vist nærmere, har på sine tverrsider en endebjelke ETR som strekker seg på tvers av kjøreret-ningen, og som ender i et klatrevern AKS. En slik anordning er velkjent og fremgår eksempelvis av WO 2004/110842 Al. Til-grensende finnes i retning av vognens sentrum en stukesone STA, hvilken kan deformeres kontrollert i tilfelle av kollisjon. På en lagerbukk LAB på en midtre lengdebjelke MLT (eller på en koplingstverrbjelke, en loddrett koplingsmontasje-plate osv.) er en kopling KUP som er svingbar om en i det vesentlige vertikal svingakse SWA, festet ved hjelp av skjærbolter SBO. Den ender i et koplingsendestykke KES som kan forbindes med et likt endestykke på en nabovogn. I det viste eksempel kan en koplingsarm KAM skyves sammen teleskopaktig dersom den angripende kraft i kollisjonstilfelle overskrider et bestemt mål, til hvilket formål det eksempelvis kan anven-des et deformasjonselement DEF som antydet. For det meste inneholder i alle fall koplingsarmen KAM støtdempende og/eller fjærende elementer, slik det kan ses f.eks. i US 3149731 A.

Fig. lb viser en første fase i en kollisjon, hvor den kraft som virker på koplingsendestykket, ble så stor at deforma-sjonselementet DEF reagerte og koplingsarmen KAM ble skjøvet sammen. I denne fase begynner klatrevernene AKS på de vogner som kolliderer, å gripe inn i hverandre, og kraftinnledingen skal skje via klatrevernet, slik at virkningen av stukesonen kan sette inn. For å muliggjøre dette, skjæres, som vist på fig. lc, boltene SBO, og via koplingen KUP er nå - som ønsket - ikke noen kraftinnleding lenger mulig. Den samlede kraft på vognkassen er dermed definert gjennom den deformering som finner sted i stukesonen av stukeelementer som er tilveiebrakt der.

Avskjæringen av koplingen medfører imidlertid fare for avspo-ringer da koplingen kan sette seg fast i banelegemet, kan kollidere med boggien osv. Denne fare kan reduseres gjennom spesielle innretninger, så som ledestenger, holdekjettinger osv., men dette forutsetter i alminnelighet at koplingen kan skjæres før vognkassene kommer i inngrep med hverandre, hvilket imidlertid ikke er mulig i alle utførelser henholdsvis krav til utforming.

En oppgave for oppfinnelsen ligger i å fremskaffe et koplingsfeste for et skinnekjøretøy med midtbufferkopling og stukesone anordnet direkte bak endebjelken, hvor skjæring av koplingen ikke er nødvendig for i tilfelle av kollisjon å unngå uønskede, parallelle lastbaner, nemlig kopling på den ene side og stukesone på den annen side. Derved skal retarde-ringene i passasjerområdet begrenses og dette områdes stabi-litet sikres. Dessuten skal de problemer som kan oppstå på grunn av en skåret kopling, falle bort.

Denne oppgave blir med et skinnekjøretøy av den nevnte art løst ifølge oppfinnelsen ved at det på endebjelken er festet en koplingsslede som idet den utgår fra endebjelken og danner bro over stukesonen, strekker seg i retning av vognens sentrum og er ført lengdeforskyvbart på vognkassen.

Fig. 2a til 2c viser i et lignende oppriss som fig. 1, men for to kjøretøyer som er koplet til hverandre, oppfinnelsen i en forenklet og skjematisk fremstilling. På disse avbildning-er blir det for like deler brukt like henvisningstegn som på fig. la til lc.

Som det kan ses, er koplingen KUP ifølge oppfinnelsen fiksert på undersiden av en koplingsslede KSL, idet det her - i motsetning til ved kjent teknikk - ikke kommer til anvendelse noen skjærbolter eller lignende. Koplingssleden KSL er festet på en endebjelke ETR i vognkassen WKA og strekker seg ut her-fra i retning av vognens sentrum idet den danner bro over stukesonen STA. Den er etter stukesonen STA opplagret lengdeforskyvbart på en midtre lengdebjelke MLT i vognkassen WKA, hvilket blir forklart nærmere lenger nede.

I motsetning til et tradisjonelt koplingsfeste, hvor kopling-ens langsgående krefter blir ledet direkte inn i vognkassen WKA bak stukesonen STA, blir disse ifølge oppfinnelsen ledet inn i vognkassen WKA via koplingssleden KSL, endebjelken ETR og stukesonen STA.

I tilfelle av kollisjon blir de to nabokjøretøyer skjøvet mot hverandre, hvorved først koplingsarmene KAM som angriper hverandre, under overvinnelse av deformasjonselementene DEF blir skjøvet sammen teleskopaktig inntil de to kjøretøyers klatrevern AKS i den første fase av en kollisjon, som vist på fig. 2b, griper inn i hverandre. Det skal her understrekes at koplingsarmene også kan være utformet i samsvar med andre kjente konstruksjoner og f.eks. oppviser integrerte dempning-selementer osv.

Ved ytterligere kraftinnvirkning skjer det en deformering av stukesonen, slik det kan ses av fig. 2c, hvor koplingssleden KSL i løpet av denne deformering forskyver seg langs den midtre lengdebjelke MLT i retning av vognens sentrum. Det er innlysende at det på denne måte ikke kreves noen skjæring av koplingen, og problemene med en slik avskjæring, som allerede er forklart lengder oppe, heller ikke kan oppstå. Da alle langsgående krefter blir ledet inn via endebjelken, er den samlede kraft på vognkassen, uavhengig av om koplingen ytter ligere overfører kraft eller ikke, alltid begrenset av den maksimale stukekraft i stukesonen.

I én utførelsesform som er formålstjenlig med hensyn til kraftinnledingen, er det sørget for at koplingssleden er ført på en midtre lengdebjelke i vognkassen.

I oppfinnelsens forstand er det også fordelaktig dersom koplingssleden er skrudd fast i endebjelken, hvorved det til kraftinnledingen er tilveiebrakt en sentral boltstubb.

Det fremstår en i praksis gunstig føring av koplingssleden når koplingssleden ved sin indre ende oppviser to U-formede styringer ragende ut på begge sider, hvilke griper om styringsforbindelsesstykker som sitter på vognkassen.

At oppfinnelsen fungerer sikkert også etter lang innsatstid sikres i tilfelle koplingssleden er opplagret forskyvbart på vognkassen under mellomkopling av kunststoffinnlegg. Derved unngås f.eks. fastrusting. Gjennom anvendelse av egnede kunststoffer kan imidlertid også glidefriksjonskreftene holdes små ved en kollisjon, for å sikre en lengdeforskyvbarhet ved lavt kraftnivå.

Oppfinnelsen viser seg å være meget fordelaktig på et skinne-kj øretøy hvor en koplingsarm, som fra et festested på koplingssleden strekker seg i retning av vognenden til et koplingsendestykke, i tilfelle av kollisjon kan skyves sammen teleskopisk under overvinnelse av et deformasjonselement eller etter avskjæring av et indre overbelastningsvern.

Oppfinnelsen samt ytterligere fordeler er forklart nærmere i det følgende ved hjelp av et eksempel på en utførelsesform som er anskueliggjort på avbildningene 3 til 7, hvor:

Fig. 3a og 3b viser, i et perspektivisk oppriss skrått nedenfra og forfra, vognkassen til et skinnekjøretøy i overensstemmelse med oppfinnelsen samt en koplingsslede i sin utgangstilstand henholdsvis i deformert tilstand etter en kollisjon i en tredimensjonal kollisjonssimulering, idet den egentlige kopling for tydelighetens skyld ikke er fremstilt; Fig. 4 viser i et planriss et fremre avsnitt av en vognkasse med derpå anordnet koplingsslede og koplingen; Fig. 5 viser et snitt langs linjen V-V på fig. 4 i for-størret fremstilling; Fig. 6 viser et snitt langs linje VI-VI på fig. 4, likeledes i forstørret fremstilling, og Fig. 7 viser detaljen VII på fig. 5 i forstørret fremstilling .

På fig. 3a og 3b er det ved hjelp av en datamaskinsimulering av en faktisk utførelsesform vist kollisjonsoppførselen til et jernbanekjøretøy i overensstemmelse med oppfinnelsen. Fig. 3a viser tilstanden ved en vogns tverrside før en påkjørsel. Det ses at en koplingsslede KSL er festet med en ende på en endebjelke ETR i vognen. Klatrevernet AKS er også forbundet eller utformet i ett med denne endebjelke. Koplingssleden KSL strekker seg i retning av vognens sentrum og er i sin andre ende ved hjelp av to U-formede styringer UFU som rager ut på begge sider, styrt ved at disse griper rundt styringsforbindelsesstykker FST som sitter på vognkassen WKA. På fig. 3a og 3b er den egentlige kopling sammen med sin koplingsstang ute-latt for bedre å kunne vise koplingssleden i dette oppriss skrått nedenfra.

Etter en kollisjon, tilsvarende fremstillingen på fig. 3, er hele endebjelken ETR forskjøvet i retning av vognens sentrum, og stukesonen STA er presset tilsvarende sammen. Som det kan ses, har nå koplingssleden KSL med sine styringer UFU glidd langs styringsforbindelsesstykkene FST i retning av vognens sentrum. Fig. 4 til 7 viser nå detaljer i en faktisk utførelsesform. På fig. 4 - et planriss - ses til venstre omrisset av klatrevernet AKS. Koplingen er likeledes inntegnet. Fig. 5 viser i forstørret fremstilling styringen av koplingssleden KSL på vognkassens midtre lengdebjelke MLT. Det kan ses at koplingssleden KSL på sin venstre og sin høyre side har en U-formet styring UFU, hvor hver styring UFU griper om et tilordnet styringsforbindelsesstykke FST som er forbundet med den midtre lengdebjelke. I et ytterligere forstørret oppriss ifølge fig. 7 ses dette bedre: hver styring UFU har en øvre vange OBS og en nedre vange UNS. Mellom den nedre vange UNS og styringsforbindelsesstykket FST på vognkassen er det tilveiebrakt en i tverretningen regulerbar kile KEI som kan reguleres ved hjelp av en skrue-mutter-anordning, slik at det trykk som styringen UFU griper med om styringsforbindelsesstykket FST, kan stilles inn. Videre gripes styringsforbindelsesstykket FST under mellomkopling av kunststoffinnlegg KUE, hvorved eksempelvis en fast-eting på grunn av rust skal unngås og glidefriksjonskreftene mellom styringsforbindelsesstykket FST og koplingssleden KSL skal holdes små.

På dette sted skal det være nevnt at andre styringsmuligheter for koplingssleden KSL på vognkassen WKA fullt ut kan være fornuftige. Det er således mulig å anordne en U-formet styring på vognkassen og styringsforbindelsesstykker på koplingssleden KSL osv.

Endelig viser fig. 6 at koplingssleden KSL er skrudd fast på endebjelken ETR ved hjelp av skrubolter SCH, hvorved det for definert og pålitelig kraftinnleding er tilveiebrakt en sentral boltstubb BST.

Claims (7)

1. Skinnekjøretøy med en vognkasse (WKA) som oppviser på i det minste én vognende en stukesone (STA) som ligger bak en endebjelke (ETR) i vognkassen, likesom med en midtbufferkopling (KUP) som idet den utgår fra en i det vesentlige vertikal svingakse (SWA), strekker seg til vognenden og er forbundet med vognkassen via en koplingsslede (KSL) ,karakterisert vedat koplingssleden (KSL) er festet på endebjelken (ETR) og idet den utgår fra endebjelken (ETR) og danner bro over stukesonen (STA), strekker seg i retning av vognens sentrum og er ført lengdeforskyvbart på vognkassen (WKA).

2. Skinnekjøretøy ifølge krav 1,karakterisert vedat koplingssleden (KSL) er ført på en midtre lengdebjelke (MLT) i vognkassen.

3. Skinnekjøretøy ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat koplingssleden (KSL) er skrudd sammen med endebjelken (ETR), idet det for kraftinnledingen er tilveiebrakt en sentral boltstubb (BST).

4. Skinnekjøretøy ifølge ett av kravene 1 til 3,karakterisert vedat koplingssleden (KSL) på sin indre ende oppviser to U-formede styringer (UFU) som rager ut på begge sider, hvilke griper om styringsforbindelsesstykker (FST) som sitter på vognkassen (WKA).

5. Skinnekjøretøy ifølge ett av kravene 1 til 4,karakterisert vedat det innenfor de U-formede styringer (UFU) er anordnet en regulerbar kile (KEI) som griper med en flate mot styringsforbindelsesstykket.

6. Skinnekjøretøy ifølge ett av kravene 1 til 5,karakterisert vedat koplingssleden (KSL) er opplagret forskyvbart på vognkassen (WKA) under me11omkopling av kunststoffinnlegg (KUE).

7. Skinnekjøretøy ifølge ett av kravene 1 til 6,karakterisert vedat en koplingsarm (KAM) som strekker seg fra et festested på koplingssleden (KSL) i retning av vognenden til et koplingsendestykke (KES), i tilfelle av kollisjon kan skyves sammen teleskopaktig under overvinnelse av et deformasjonselement (DEF).