WO1999062750A1 - Spurgeführtes fahrzeugsystem - Google Patents

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WO1999062750A1
WO1999062750A1 PCT/EP1999/003468 EP9903468W WO9962750A1 WO 1999062750 A1 WO1999062750 A1 WO 1999062750A1 EP 9903468 W EP9903468 W EP 9903468W WO 9962750 A1 WO9962750 A1 WO 9962750A1
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WO
WIPO (PCT)
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vehicle system
track
rail vehicle
basic units
vehicle
Prior art date
Application number
PCT/EP1999/003468
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Daberkow
Mohammad Ghanaat
Original Assignee
Daimlerchrysler Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to HU0003286A priority patent/HU222307B1/hu
Publication of WO1999062750A1 publication Critical patent/WO1999062750A1/de

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61G—COUPLINGS; DRAUGHT AND BUFFING APPLIANCES
    • B61G5/00—Couplings for special purposes not otherwise provided for
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C5/00—Locomotives or motor railcars with IC engines or gas turbines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L23/00—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains
    • B61L23/34—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains for indicating the distance between vehicles or trains by the transmission of signals therebetween

Definitions

  • a rail vehicle which is designed as a two-axle single or multi-axle articulated vehicle in a lightweight construction and preferably consists of bus parts in all essential elements of the box and the drive.
  • the two halves of a single vehicle or the end elements of an articulated vehicle essentially consist of the driven follower of a push-joint bus. This ensures that the rail-specific requirements of the route and the driving dynamics are met by using as many but as little modified bus series elements as possible.
  • a module structure of a body which can be used both for the construction of a rail vehicle and for a road vehicle is known.
  • a vehicle consists of a base module which has a frame with at least one door opening.
  • a chassis or a roof module is used as the second and third module.
  • this known modular system the construction and repair of bodies of rail or road vehicles constructed with it can be shortened.
  • this known module system has the disadvantage that a road vehicle built with these modules, for example a bus, has a higher mechanical stiffness than would actually be required for road operation.
  • the manufacturing costs for a bus built with such modules are higher than a comparable bus, which only meets the mechanical rigidity requirements customary for road traffic.
  • US 50 66 067 a module system for building road vehicles, in particular buses, is known.
  • the object of the present invention is to provide a track-guided vehicle system, in particular a rail vehicle system, which, on the one hand, allows the track-guided vehicles to be built with as unchangeable serial bus parts as possible and, on the other hand, assembles these track-guided vehicles by coupling them into a rail train or vehicle network.
  • a track-guided vehicle system in particular a rail vehicle system, which consists of self-propelled basic units, which are built up with modules consisting essentially of serial bus parts and the individual basic units for the purpose of putting together a vehicle network or a rail train, essentially free of tractive and compressive forces be coupled.
  • Each basic unit therefore has its own drive unit.
  • the most important advantage of the track-guided vehicle system or rail vehicle system according to the invention is that the modules consisting of bus series parts can be used almost without constructive modifications for a track-guided vehicle or rail vehicle serving as the basic unit, since the mechanical, pressure and Couplings that transmit tensile forces reduce the high demands made on the structural strength of the track-guided vehicle or rail vehicle, that is, the structural strength of the basic modules according to the invention largely corresponds to the road-specific requirements with regard to rigidity.
  • the use of Omnisbus series parts for the construction of a rail vehicle system suitable for local rail transport also results in cost advantages due to the now higher number of units. In the same way, this also applies to track-guided vehicles.
  • the tensile and compressive force-free coupling can be realized by means of a longitudinally elastic guide, preferably by means of two such guides, which are each articulated to a basic unit. Due to the longitudinal displaceability of the guides, no tensile and compressive forces are transmitted between the self-propelled basic units.
  • the advantages achieved are that energy and / or signal transmission can take place via the guides or attached to them. Furthermore, if the drive or brake of one or more of the basic units fails, these guides simultaneously limit the relative distance between the basic units concerned and thus act as an end stop or emergency buffer.
  • the guides can also be used as a towing device for emergency operation.
  • an omnibus series part namely an omnibus box with an integrated bottom, side, driving and rear part
  • a module part which is initially only intended for a road bus, can thus also be used at the same time for the construction of a track-guided vehicle or rail vehicle without having to make any technical modifications. This is achieved, among other things, by the mirror-symmetrical alignment of the basic units to each other, since each basic unit only requires a slightly modified driver's seat compared to a street bus and costly modifications of the rear bus unit, in which the drive is usually integrated, are not required.
  • Another omnibus series part as a module for the construction of the rail vehicle according to the invention therefore represents an omnibus chassis, which is modified accordingly to accommodate a rail wheel set.
  • the high mechanical rigidity of the construction which is required when using a conventional mechanical coupling that transfers pressure and tensile forces, can be dispensed with.
  • the electronic coupling provided instead of the usual mechanical coupling transmitting pressure and tensile forces requires means for spacing in each basic unit. and speed control so that at least two track-guided vehicles or rail vehicles can form a smallest composite unit.
  • the distance between two bidirectional basic units traveling one behind the other and their relative speeds, and preferably also their accelerations, must be recorded and used for drive or brake control, so that the vehicles can drive at a relative braking distance from one another.
  • Infrared sensors, radar sensors or image processing techniques can preferably be used to detect the distance and the relative speed.
  • the information from train control and safety systems such as is available for example in radio-based driving, can be used to record these variables.
  • each basic unit must have means for distance control which process the distance and speed variables in order to regulate the distance between the basic units in the vehicle network on the basis of this information.
  • the control preferably influences the injection pump of the diesel engine of a basic unit, which is preferably used as the drive unit, the power transmission and the brakes.
  • each basic unit for establishing a radio connection between the basic units preferably has active transmitting and receiving systems, as a result of which an information exchange between the basic units of a vehicle association is ensured.
  • means can be provided in order to transmit information and energy between the basic units of a rail train or vehicle group.
  • the rail vehicle system according to the invention can also be used advantageously for mechanically track-guided vehicles with rubber tires, such as people movers for
  • FIG. 1 shows a rail vehicle serving as a basic module according to the rail vehicle system according to the invention
  • FIG. 2 shows two rail vehicles according to the invention connected with a non-mechanical coupling
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of a rail train according to the rail vehicle system according to the invention
  • FIG. 4 shows a further exemplary embodiment of a rail train of the rail vehicle system according to the invention with four rail vehicles that are coupled to one and serve as basic units,
  • FIG. 5 shows a block diagram to explain the function of the decency control of two non-mechanically coupled rail vehicles of the rail vehicle system according to the invention
  • FIG. 6 shows a block diagram to illustrate a further exemplary embodiment of a distance control of several non-mechanically coupled rail vehicles
  • FIG. 7 shows a rail vehicle wheel set undercarriage of a basic module of the rail vehicle system according to the invention
  • Figure 8 is a tensile and compressive force-free coupling for two basic units by means of longitudinally elastic guides.
  • FIG. 1 shows an exploded view of a rail vehicle 1 of the rail vehicle system according to the invention, which serves as the basic unit.
  • an omnibus box 5 which represents an Omnisbus series part, also serves as a car body for the rail vehicle.
  • This car body 5 is placed on an omnibus chassis 6, which is constructed from a support structure 1 5, a rail wheel set 1 6, a transmission 1 8 and a drive unit 1 7, the support structure 1 5 and the drive unit largely corresponding to an omnibus series part .
  • the transmission as a series part of a bus is to be supplemented with a change gear for bidirectional operation, which can then be used as a transmission 18 for the supporting structure 15.
  • the mechanical interface from the bus to the rail vehicle 1 is the rail vehicle wheelset chassis 1 6, which consists of rail wheels with an axle, a subframe and a suspension, and is coupled to the support structure 1 5.
  • Such a wheelset chassis is shown by way of example in FIG. 7 and is described further below.
  • the wheelset chassis 1 6 can be provided with a magnetic rail brake (not shown in FIG. 1).
  • the car body 5 has an emergency towing device 14 arranged at its two ends.
  • This emergency towing device 14 can also be attached to the bus chassis 6 (not shown in FIG. 1).
  • the rail vehicle 1 is thus constructed from modules which correspond to those of a standard bus, with only a few changes to the vehicle bodies and to the drive and chassis components having to be made due to the absence of a mechanical coupling. Because the absence of a mechanical connection between two basic units traveling in series does not have to meet the high requirements for the structural strength of the vehicle bodies and the chassis, which are inherently high. Rather, it is sufficient to meet the vehicle rigidity requirements that are usual for road operation.
  • the rail vehicle 1 basically a bidirectional solo bus vehicle, which is equipped with a drive and driving station principle corresponding to a road vehicle, rail trains can be put together, with the smallest interconnection unit being two such rail vehicles that are coupled non-mechanically, that is to say electronically.
  • This smallest composite unit is shown in FIG. 2, in which the electronic coupling is indicated with a reference number 20.
  • a rail vehicle 1 a traveling ahead on tracks 13 in the direction 26 is coupled to a rail vehicle 1 b following this.
  • the following vehicle 1 b travels in the rearward direction, but this is not a disadvantage since this vehicle is driverless due to the non-mechanical coupling 20.
  • FIGS. 3 and 4 show further possible combinations of the combination of rail vehicles 1 serving as basic units.
  • three such basic units are put together to form a rail train, a trailing unit 2, which corresponds to that according to FIG. 2, being coupled to a basic unit 1 a traveling in the direction of travel 26.
  • the electronic units required to implement a non-mechanical coupling are now shown and explained in connection with FIG. 5.
  • the distance between these units and preferably their relative speed and acceleration must be detected and used for driving or.
  • Brake control can be used.
  • the basic units in particular the basic unit 1 b following the preceding basic unit 1 a, have a sensor module 21, it being possible for infrared sensors or radar sensors or other image processing techniques to be used to detect the distance.
  • the methods currently used by Deutsche Bahn AG to record the speed can be used for information acquisition.
  • the information of the existing train control and security systems can be accessed to implement the distance control.
  • the basic units are controlled in the same way for the longitudinally elastic guidance of the basic units; in addition, the relative distance or the relative speed determined in the guidance can be used here.
  • the realization of the distance control according to FIG. 5 only requires the information of the own vehicle, that is the actual speed v ′′ and actual acceleration a ′′ as well as the actual distance and the relative speed v ′′ to the preceding vehicle 1 a. This simple chain of information between the vehicles is sufficient to set up a small number of vehicles to be coupled.
  • the parallel information chaining between the basic units is preferably used. According to FIG. 6, the information about
  • each basic unit 1 a, 1 b or 1 c has a sensor module 21, a distance controller 22, a drive and brake control 23 and a drive and brake unit 24, each corresponding to the system according to FIG. 5.
  • the distance controller 22 also has all the information of the other vehicles with regard to distance, speed and acceleration. Such an exchange of information takes place, for example, via radio connections 25 between the vehicles, so that the actual speed v 1 and the actual acceleration a_ of the vehicle 1 b are all other vehicles 1 a preceding and following or 1 c are transmitted.
  • the vehicle 1 b also receives the corresponding information of the preceding and the following vehicles 1 a and 1 c via the radio link 25.
  • Vehicle 1 b only the corresponding information of the leading vehicle and the preceding vehicles is made available.
  • location information of a control system can also be used for the calculation of the distances for the distance control. This results in additional redundancy in the distance measurement and thus a higher level of safety.
  • FIG. 7 shows a constructive solution of a rail vehicle wheel set undercarriage 16 of a supporting structure 15 for a bus chassis 6 according to FIG. 1 shown on a track track 13.
  • spring elements 31 for a bus chassis that is, the supporting structure 15 (see FIG. 1) are fastened, likewise via a cross member triangular link 33 and longitudinal link 34 for the transmission of the transverse and longitudinal forces.
  • the interface to the bus drive shaft 36 is then integrated in the chassis frame 30 and on the individual wheel set 35.
  • the wheelset 35 is in the
  • the movement of the chassis frame 30 can be dampened with an additional anti-roll damper 38 relative to the chassis frame 30.
  • the running gear frame 30 can alternatively be controlled via active adjusting elements 38 and 39 and a curve measurement sensor system and placed radially in the track curve.
  • FIG. 8 shows a structural design of a part of the longitudinally elastic guide, which is thus formed by two identical parts.
  • the guidance is realized by telescopic cylinders or telescopic tubes 40 which can be pushed into one another, the number and length of which determine the total length of the guidance.
  • the pivot 42 is attached, which is used to attach the longitudinally elastic guide to the Car body serves a basic unit and which essentially creates an articulated connection with the car body by ball joints or elastomer encapsulation.
  • Two basic units are thus coupled to one another by two parts, which represent the longitudinally elastic guide.
  • the parts of the guide are connected to one another by a coupling head 43a and 43b in a design known for rail vehicles.
  • the coupling of the basic units remains practically force-free over a defined displacement path, only in the end positions do limiting forces occur, for example due to elastomer elements 44.
  • the longitudinal elasticity can be defined by additional springs integrated into the telescopic cylinder, as can the movement behavior of the telescopic cylinders in a neutral parking position in one of the end positions.
  • the telescopic cylinders can be locked in the retracted position for towing in an emergency.
  • the self-propelled basic units are coupled over a wide range without tensile and compressive forces, without the rapid compilation of the basic units into trains being impeded.
  • the exemplary embodiments shown in the figures essentially describe rail vehicles in which the carrying and guiding system is provided by the wheel sets.
  • these exemplary embodiments can also be transferred to other vehicles, for example people movers for airports with mechanical guidance, whose support system is designed, for example, in the form of rubber wheels and whose guidance is formed by additional roller or wheel mechanisms and guide rails located in the route.

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Abstract

Es wird ein neues spurgeführtes Fahrzeugsystem, insbesondere ein Schienenfahrzeugsystem beschrieben, das aus selbstfahrenden Grundeinheiten besteht, die jeweils im wesentlichen mit aus Omnibus-Serienteilen bestehenden Modulen (5, 6) aufgebaut sind und im wesentlichen zug- und druckkraftfrei verkoppelt werden. Eine solche Kopplung wird entweder durch längselastische Führungen oder durch Verzicht jeglicher mechanischer Kopplung erreicht, wobei letzteres mit Mitteln (21, 22, 23) realisiert wird, die mehrere Grundeinheiten (10, 16) im Kolonnenbetrieb führen. Durch den Verzicht auf eine übliche mechanische Kopplung entfällt die ansonsten erforderliche hohe Strukturfestigkeit eines Schienenfahrzeuges gegenüber einem Straßenfahrzeug, wie beispielsweise einem Omnibus, infolgedessen sich die konstruktiven Anpassungen der Omnibus-Serienteile an den Schienenbetrieb auf ein Minimum beschränken.

Description

Spurgeführtes Fahrzeugsvstem
Zur Erzielung kostengünstiger Transportmittel für den Schienen- und Straßennahverkehr wurde schon in der Vergangenheit versucht, Omnibusse oder deren Komponenten für den Betrieb auf der Schiene einzusetzen oder zumindest Omnisbus-Serienteile mit entsprechenden Modifikationen für den Schienenbetrieb tauglich zu machen.
Aus der DE 42 26 924 A1 ist ein Schienenfahrzeug bekannt, das als zweiachsiges Einzeloder mehrachsiges Gelenkfahrzeug in Leichtbauweise ausgeführt ist und vorzugsweise in allen wesentlichen Elementen des Kastens und des Antriebs aus Omnibus-Serienteilen besteht. Dabei bestehen die beiden Hälften eines Einzelfahrzeuges oder die Endelemente eines Gelenkfahrzeugs im wesentlichen aus dem angetriebenen Nachläufer eines Schubgelenkbusses. Damit wird erreicht, daß unter Verwendung möglichst vieler, jedoch wenig veränderter Bus-Serienelemente die eisenbahn-spezifischen Anforderungen des Fahrweges und der Fahrdynamik erfüllt werden.
Die Zusammenstellung eines Schienenzuges aus mehreren dieser bekannten Schienenfahrzeuge ist jedoch nicht vorgesehen, da es sich bei diesem bekannten Schienenfahrzeug um ein selbstfahrendes Einzel- oder Gelenkfahrzeug handelt. Bei einer steifen Kopplung zweier solcher bekannter Schienenfahrzeuge müssten einerseits deren Antriebe genau aufeinander abgestimmt werden und andererseits würden die im regulären Betrieb auftretenden hohen Zug- und Druckkräfte an den Kopplungsstellen die Anforderungen an die Strukturfestigkeit der Fahrzeuge erhöhen, so daß der Vorteil der Verwendung von Omnibus-Serienteilen zunichte gemacht würde.
Des weiteren ist aus der FR 2706 406 ein Modulaufbau einer sowohl zum Aufbau eines Schienen- als auch Straßenfahrzeuges verwendbaren Karosserie bekannt. Dabei besteht ein Fahrzeug aus einem Basismodul, welches einen Rahmen mit wenigstens einer Türöffnung aufweist. Als zweites und drittes Modul wird ein Chassis bzw. ein Dachmodul verwendet. Mit diesem bekannten Modulsystem kann die Konstruktion und Reparatur von Karosserien von damit aufgebauten Schienen- oder Straßenfahrzeugen verkürzt werden. Dieses bekannte Modulsystem weist jedoch den Nachteil auf, daß ein mit diesen Modulen aufgebautes Straßenfahrzeug, beispielsweise ein Omnibus eine höhere mechanische Steifigkeit aufweist, als eigentlich für den Straßenbetrieb erforderlich wäre. Daraus folgt jedoch, daß die Herstellkosten für einen mit solchen Modulen aufgebauter Omnibus höher liegt als ein vergleichbarer Omnibus, der lediglich die für den Straßenverkehr üblichen mechanischen Steifigkeitsanforderungen erfüllt. So ist beispielsweise aus der US 50 66 067 ein Modulsystem zum Aufbau von Straßenfahrzeugen, insbesondere Omnibussen bekannt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein spurgeführtes Fahrzeugsystem, insbesondere ein Schienenfahrzeugsystem anzugeben, das es einerseits erlaubt, die spurgeführten Fahrzeuge mit möglichst unverändemden Omnibus-Serienteilen aufzubauen und andererseits diese spurgeführten Fahrzeuge durch Verkoppeln zu einem Schienenzug bzw. Fahrzeugverbund zusammenzustellen.
Diese Aufgabe wird durch ein spurgeführtes Fahrzeugsystem, insbesondere ein Schienenfahrzeugsystem gelöst, das aus selbstfahrenden Grundeinheiten besteht, welche mit im wesentlichen jeweils aus Omnibus-Serienteilen bestehenden Modulen aufgebaut sind und die einzelnen Grundeinheiten zwecks Zusammenstellung eines Fahrzeugverbundes bzw. eines Schienenzuges im wesentlichen zug- und druckkraftfrei verkoppelt werden. Jede Grundeinheit besitzt daher eine eigene Antriebseinheit.
Der wesentlichste Vorteil des erfindungsgemäßen spurgeführten Fahrzeugsystems bzw Schienenfahrzeugsystems besteht darin, daß die aus Omnibus-Serienteilen bestehenden Module nahezu ohne konstruktive Modifikationen für ein als Grundeinheit dienendes spurgeführten Fahrzeuges bzw. Schienenfahrzeug verwendbar sind, da sich die bei der üblichen Verwendung von mechanischen, Druck- und Zugkräfte übertragenden Kopplungen erfoderlichen hohen Anforderungen an die Strukturfestigkeit des spurgeführten Fahrzeuges bzw. Schienenfahrzeuges verringern, das heißt, die Strukturfestigkeit der erfindungsgemäßen Grundmodule weitestgehend den straßenspezifischen Anforderungen hinsichtlich der Steifigkeit entsprechen. Durch die Verwendung von Omnisbus-Serienteilen zum Aufbau eines für den Schienennahverkehr geeigneten Schienenfahrzeugsystems ergeben sich damit auch Kostenvorteile aufgrund der nunmehr möglichen höheren Se-rienstückzahl. In gleicher Weise gilt dies auch für spurgeführte Fahrzeuge.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann die zug- und druckkraftfreie Kopplung mittels einer längselastischen Führung, vorzugsweise mittels zwei solcher Führungen, die jeweils an einer Grundeinheit gelenkig befestigt sind, realisiert werden. Durch die Längsverschiebbarkeit der Führungen werden keine Zug- und Druckkräfte zwischen den selbstfahrenden Grundeinheiten übertragen. Die damit erzielten Vorteile bestehen darin,, daß über die Führungen oder daran befestigt eine Energie- und/oder Signalübertragung erfolgen kann. Weiterhin begrenzen diese Führungen gleichzeitig bei Ausfall des Antriebs oder der Bremse einer oder mehrerer der Grundeinheiten den relativen Abstand zwischen den betroffenen Grundeinheiten und wirken somit als Endanschlag bzw. Notpuffer. Die Führungen sind ebenso als Abschleppvorrichtung für einen Notbetrieb nutzbar.
Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der zug- und druckkraftfreien Kopplung zwischen zwei Grundeinheiten besteht in einer nicht-mechanischen Kopplung, in dem Sinn, daß mehrere Grundeinheiten im Kolonnenbetrieb - also unter Verzicht jeglicher mechanischer Verbindung zwischen den Grundeinheiten - geführt werden. Durch die Verwendung einer nicht-mechanischen Kopplung anstelle einer Druck- und Zugkräfte übertragenden, mechanischen, aufwendig herzustellenden Kopplung werden Fertigungskosten reduziert, da ausschließlich elektronische Komponenten vorgesehen sind.
Aufgrund der Verwendung des Omnibuskonzeptes mit nur an einem Ende des Fahrzeuges vorgesehenen Fahrerkabine werden zur Bildung eines zweiteiligen Fahrzeugverbundes als kleinste Verbundeinheit zwei solcher Grundeinheiten spiegelsymmetrisch miteinander verkoppelt. Die Spiegelsymmetrie ergibt sich dadurch, daß die Grundeinheiten an den Enden gekoppelt werden, die nicht die Fahrerkabinen aufweisen. In vorteilhafter Weise ergibt sich damit ein Gewinn an Raum für die Fahrgäste, da der Platz für den zweiten Fahrerplatz diesen zur Verfügung steht. Ebenso entfallen kostenintensive Modifikationen des durch den Motor beanspruchten Bauraumes zur Aufnahme eines zweiten Fahrerplatzes.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird zum Aufbau eines als Grundeinheit dienenden spurgeführten Fahrzeuges bzw. Schienenfahrzeuges als Modul ein Omnibus-Serienteil, nämlich ein Omnibuskasten mit integriertem Boden, Seiten-, Fahr- und Heckteil verwendet. Damit kann ein Modulteil, das zunächst nur für einen Straßenomnibus vorgesehen ist, gleichzeitig auch zum Aufbau eines spurgeführten Fahrzeuges bzw. Schienenfahrzeuges verwendet werden, ohne irgendwelche technische Modifikationen vornehmen zu müssen. Dies gelingt unter anderem durch die spiegelsymmetrische Ausrichtung der Grundeinheiten zueinander, da jede Grundeinheit gegenüber einem Straßenomnibus nur einen leicht modifizierten Fahrerplatz benötigt und kostenintensive Modifikationen der Omnibus-Heckeinheit, in die in der Regel der Antrieb integriert ist, entfallen. Dies betrifft damit gleichzeitig die Antriebseinheit, die weitgehend ohne Modifikationen vom Omnibus übernommen werden kann, dagegen ist das Getriebe vom Omnibus mit einem Wechselgetriebe für den Zweirichtungsbetrieb zu ergänzen. Die mechanische Schnittstelle vom Omnibus zum Schienenfahrzeug oder allgemein spurgeführten Fahrzeug wird dadurch lediglich durch die Ankopplung eines Schienenfahrzeug-Radsatzfahrwerkes an das Omnibus-Chassis beschrieben. Für den Betrieb auf Schienen und zur Erhöhung des Bremsvermögens kann das Radsatzfahrwerk dann mit einer Magnetschienenbremse versehen werden.
Ein weiteres Omnibus-Serienteil als Modul zum Aufbau des erfindungsgemäßen Schienenfahrzeuges stellt demnach ein Omnibus-Chassis dar, das zur Aufnahme eines Schienenradsatzes entsprechend modifiziert wird. Jedoch müssen nur minimale konstruktive Änderungen dabei vorgenommen werden, da - wie schon oben ausgeführt wurde - auf die bei Verwendung einer üblichen, Druck- und Zugkräfte übertragenden mechanischen Kopplung erforderliche hohe mechanische Steifigkeit der Konstruktion verzichtet werden kann.
Die anstelle der üblichen, Druck- und Zugkräfte übertragenden mechanischen Kopplung vorgesehene elektronische Kopplung erfordert in jeder Grundeinheit Mittel zur Abstands- und Geschwindigkeitskontrolle, damit wenigstens zwei spurgeführte Fahrzeuge bzw. Schienenfahrzeuge eine kleinste Verbundeinheit bilden können. Hierzu muß der Abstand zwischen zwei zweirichtungsfähigen, hintereinander fahrenden Grundeinheiten und deren Relativgeschwindigkeiten, und vorzugsweise auch deren Beschleunigungen erfaßt und zur Antriebs- bzw. Bremsregelung benutzt werden, so daß die Fahrzeuge im relativen Bremsabstand zueinander fahren können. Zur Erfassung des Abstandes und der Relativgeschwindigkeit können vorzugsweise Infrarotsensoren, Radarsensoren oder Bildverarbeitungstechniken eingesetzt werden. Des weiteren können zur Erfassung dieser Größen auch die Informationen von Zugleit- und Sicherungssystemen, wie sie beispielsweise bei einem funkbasierten Fahrbetrieb vorhanden sind, verwendet werden.
Schließlich muß zur Realisierung der erfindungsgemäß vorgesehenen elektronischen Kopplung jede Grundeinheit Mittel zur Abstandsregelung aufweisen, die die Abstands- und Geschwindigkeitsgrößen verarbeiten um hieraus den Abstand zwischen den Grundeinheiten im Fahrzeugverbund anhand dieser Informationen zu regeln. Die Regelung beeinflußt vorzugsweise die Einspritzpumpe des vorzugsweise als Antriebseinheit eingesetzten Dieselmotors einer Grundeinheit, die Leistungsübertragung und die Bremsen.
Bei der Realisierung der zug- und druckkraftfreien Kopplung als elektronische Kopplung weist vorzugsweise jede Grundeinheit zum Aufbau einer Funkverbindung zwischen den Grundeinheiten aktive Sende- und Empfangsanlagen auf, wodurch ein Informationsaustausch zwischen den Grundeinheiten eines Fahrzeugverbandes sichergestellt ist.
Bei der Realisierung der zug- und druckkraftfreien Kopplung mittels längselastischer Führung können Mittel vorgesehen werden, um Informationen und Energie zwischen den Grundeinheiten eines Schienenzuges bzw. Fahrzeugverbundes zu übertragen.
Das erfindungsgemäße Schienenfahrzeugsystem läßt sich auch mit Vorteil für mechanisch spurgeführte Fahrzeuge mit Gummibereifung , wie beispielsweise Peoplemover für
Flughäfen einsetzen, die dann ebenfalls aus selbstfahrenden Grundeinheiten bestehen, die jeweils aus im wesentlichen aus Omnibus-Serienteilen bestehenden Modulen aufgebaut sind und über eine nicht-mechanische Kopplung verkoppelt werden.
Im folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnungen dargestellt und erläutert werden.
Hierbei zeigen
Figur 1 ein als Grundmodul dienendes Schienenfahrzeug gemäß dem erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugsystem,
Figur 2 zwei mit einer nicht-mechanischen Kopplung verbundene erfindungsgemäße Schienenfahrzeuge,
Figur 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Schienenzug gemäß dem erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugsystem,
Figur 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Schienenzug des erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugsystems mit vier mit einen verkoppelten als Grundeinheiten dienende Schienenfahrzeugen,
Figur 5 ein Blockdiagramm zur Erläuterung der Funktion der Anstandsregelung zweier nicht-mechanisch verkoppelter Schienenfahrzeuge des erfindungsgemäßen Schienenfahr-zeugsystems ,
Figur 6 ein Blockschaltbild zur Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispieles einer Abstandsregelung mehrerer nicht-mechanisch verkoppelter Schienenfahrzeuge,
Figur 7 ein Schienenfahrzeug- Radsatzfahrwerk eines Grundmoduls des erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugsystems, und Figur 8 eine zug- und druckkraftfreie Kopplung für zwei Grundeinheiten mittels längselastischer Führungen.
In den Figuren werden einander entsprechende Teile oder Funktionsgruppen mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Figur 1 zeigt in einer Explosionsdarstellung ein als Grundheinheit dienendes Schienenfahrzeug 1 des erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugsystems. Dabei dient ein Omnibuskasten 5, der ein Omnisbus-Serienteil darstellt, gleichzeitig als Wagenkasten für das Schienenfahrzeug. In diesen Wagenkasten 5 sind ein Fahrerteil 7, ein Passagierteil 8 und ein die Antriebseinheit 1 7, beispielsweise einen Dieselmotor aufnehmendes Heckteil 9. Des weiteren sind in den Passagierteil 8 Seitenteile 1 1 , Bodenteile 1 2 sowie Dachteile 10 integriert.
Dieser Wagenkasten 5 wird auf ein Omnibus-Chassis 6 gesetzt, das aus einem Tragwerk 1 5, einem Schienenradsatz 1 6, einem Getriebe 1 8 und einer Antriebseinheit 1 7 aufgebaut ist, wobei das Tragwerk 1 5 und die Antriebseinheit weitestgehend einem Omnibus- Serienteil entspricht. Das Getriebe als Serienteil eines Omnibusses ist mit einem Wechselgetriebe für den Zweirichtungsbetrieb zu ergänzen, das dann als Getriebe 18 für das Tragwerk 1 5 einsetzbar ist. Die mechanische Schnittstelle vom Omnibus zum Schienenfahrzeug 1 stellt das Schienenfahrzeug-Radsatzfahrwerk 1 6 dar, das aus Schienenrädern mit Achse, einem Fahrschemel und einer Federung besteht, und an das Tragwerk 1 5 angekoppelt wird. Ein solches Radsatzfahrwerk ist beispielhaft in Figur 7 dargestellt und wird weiter unten beschrieben. Zur Erhöhung des Bremsvermögens kann das Radsatzfahrwerk 1 6 mit einer Magnetschienenbremse versehen werden (in Figur 1 nicht dargestellt).
Schließlich weist der Wagenkasten 5 eine an dessen beiden Enden angeordnete Notfall- Abschleppvorrichtung 14 auf. Diese Notfall-Abschleppvorrichtung 14 kann auch am Omnibus-Chassis 6 (in Figur 1 nicht dargestellt) angebracht werden. Das Schienenfahrzeug 1 ist somit aus Modulen aufgebaut, die denen eines Standard- Omnibusses entsprechen, wobei aufgrund des Verzichtes auf eine mechanische Kopplung nur wenige Änderungen an den Fahrzeugaufbauten sowie an den Antriebs- und Fahrwerkkomponenten vorgenommen werden müssen. Denn aufgrund des Verzichtes auf eine mechanische Verbindung zwischen zwei hintereinander fahrenden Grundeinheiten müssen nicht die an sich üblichen hohen Anforderungen an die Strukturfestigkeit der Fahrzeugaufbauten und des Chassis erfüllt werden. Vielmehr reicht es aus, die für den Straßenbetrieb üblichen Anforderungen an die Fahrzeugsteifigkeit zu erfüllen.
Mit dem erfindungsgemäßen Schienenfahrzeug 1 , im Grunde ein zweirichtungsfähiges Solobusfahrzeug, das mit einem einem Straßenfahrzeug entsprechenden Antriebs- und Fahrplatzprinzip ausgestattet ist, können Schienenzüge zusammengestellt werden, wobei als kleinste Verbundeinheit zwei solcher Schienenfahrzeuge nicht-mechanisch, also elektronisch miteinander verkoppelt werden. Diese kleinste Verbundeinheit zeigt Figur 2, bei der die elektronische Kopplung mit einem Bezugszeichen 20 angedeutet ist. Mit dieser Kopplung 20 wird ein auf Gleisen 13 in Richtung 26 vorausfahrendes Schienenfahrzeug 1 a mit einem diesem nachfolgenden Schienenfahrzeug 1 b gekoppelt. Bei dieser Fahrzeugeinheit 2 fährt das nachfolgende Fahrzeug 1 b in rückwärtige Richtung, was jedoch keinen Nachteil darstellt, da dieses Fahrzeug aufgrund der nicht-mechanischen Kopplung 20 fahrerlos ist.
Die Figuren 3 und 4 zeigen weitere Kombinationsmöglichkeiten der Zusammenstellung von als Grundeinheiten dienenden Schienenfahrzeugen 1 . In Figur 3 werden drei solcher Grundeinheiten zu einem Schienenzug zusammengestellt, wobei eine nachfahrende Verbundeinheit 2, die derjenigen gemäß Figur 2 entspricht, mit einem in Fahrtrichtung 26 vorausfahrenden Grundeinheit 1 a verkoppelt ist.
In der letzten gemäß Figur 4 gezeigten Variante werden zwei entsprechend Figur 2 zusammengestellte Verbundeinheiten 2a und 2b verkoppelt, so daß dieser Schienenzug aus vier Grundeinheiten 1 entsprechend Figur 1 besteht. Die Vorteile einer nicht-mechanischen Kopplung ergeben sich, wie schon oben ausgeführt wurde, im wesentlichen daraus, daß nunmehr auf eine bei einer üblichen mechanischen Kopplung erforderlichen höheren Fahrzeugsteifigkeit aufgrund der an der Kopplungsstelle auftretenden großen Zug- und Druckkräfte verzichtet werden kann. Weitere Vorteile ergeben sich auch aufgrund der größeren Flexibilität bei der Zugbildung der Fahrzeugeinheiten entsprechend der benötigten Beförderungskapazität. Dadurch ergeben sich Kosteneinsparungen beim Energieverbrauch aufgrund optimaler Anpassung an die Beförderungskapazität. Schließlich ist es vorstellbar, im Rangierbetrieb Personal einzusparen, womit ein automatischer Fahrbetrieb im Regionalbereich, also ein fahrerloser Betrieb ermöglicht wird. Weiterhin ist es vorstellbar, daß während des Betriebes mit den selbstfahrenden Grundeinheiten eine Zugbildung vorgenommen werden kann.
Die zur Realisierung einer nicht-mechanischen Kopplung erforderlichen elektronischen Einheiten sind nun im Zusammenhang mit Figur 5 dargestellt und erläutert. Um einen geschwindigkeitsabhängigen, sicheren Abstand zwischen den zu koppelnden Grundeinheiten einzuhalten, muß der Abstand zwischen diesen Einheiten und vorzugsweise deren Relativgeschwindigkeit und Beschleunigung erfaßt und zur Antriebsbzw. Bremsregelung benutzt werden. Hierzu weisen die Grundeinheiten, insbesondere die der vorausfahrenden Grundeinheit 1 a nachfolgenden Grundeinheit 1 b ein Sensormodul 21 auf, wobei Infrarotsensoren oder Radarsensoren oder sonstige Bildverarbeitungstechniken zur Erfassung des Abstandes eingesetzt werden können.
Ferner können zur Informationserfassung die zur Zeit bei der Deutschen Bahn AG angewandten Methoden zur Erfassung der Geschwindigkeit (beispielsweise Beschleunigungs- und Drehzahlsensoren) benutzt werden. Schließlich kann auch auf die Informationen der bestehenden Zugleit- und Sicherungssysteme zur Realisierung der Abstandsregelung zugegriffen werden. Die Steuerung der Grundeinheiten erfolgt bei der längselastischen Führung der Grundeinheiten gleich, zusätzlich kann hier der in der Führung bestimmte Relativabstand oder die Relativgeschwindigkeit benutzt werden.
Die in dem Sensormodul 21 erfaßten Informationen, also der Abstand d.. zum vorausfahrenden Fahrzeug 1 a und die Relativgeschwindigkeit v* zwischen den beiden Fahrzeugen 1 a und 1 b werden einem Abstandsregler 22 zugeführt. Dort wird in Abhängigkeit des durch die Relativgeschwindigkeit, die Absolutgeschwindigkeiten und ggf. durch die Beschleunigungen berechneten Abstandes d_» die Sollgeschwindigkeit v« und die Sollbeschleunigung a_* berechnet und an eine Antriebs- und Bremssteuerung 23 ausgegeben. In Abhängigkeit der Ist-Geschwindigkeit v_, und der Ist-Beschleunigung a« des nachfolgenden Fahrzeuges 1 b wird entsprechend die Antriebs- und Bremseinheit 24 dieses Fahrzeuges angesteuert. Da in der Regel Dieselmotoren als Antriebseinheit zum Einsatz kommen, dienen als Regelgrößen zur Regelung solcher Motoren der Winkel der Einspritzpumpe und der Bremsdruck. Zur Regelung der Bremseinheit wird vorzugsweise der Bremsdruck als Regelgröße verwendet.
Die Realisierung der Abstandsregelung gemäß Figur 5 benötigt lediglich die Informationen des eigenen Fahrzeuges, also die Ist-Geschwindigkeit v« und Ist-Beschleunigung a« sowie der Ist-Abstand als auch die Relativ-Geschwindigkeit v« zum vorausfahrenden Fahrzeug 1 a. Diese einfache Informationsverkettung zwischen den Fahrzeugen reicht zum Aufbau einer kleinen Anzahl von zu verkoppelnden Fahrzeugen.
Werden dagegen eine größere Anzahl von Fahrzeugen zu einem Schienenverbund verkoppelt, wird vorzugsweise die parallele Informationsverkettung zwischen den Grundeinheiten benutzt. Dabei werden gemäß Figur 6 die Informationen über
Geschwindigkeit und Abstand aller Fahrzeuge jedem Abstandsregler 22 eines Fahrzeuges zur Verfügung gestellt.
Auch bei dieser Abstandsregelung gemäß Figur 6 weist jede Grundeinheit 1 a, 1 b bzw. 1 c jeweils entsprechend dem System nach Figur 5 ein Sensormodul 21 , einen Abstandsregler 22, eine Antriebs- und Bremssteuerung 23 sowie eine Antriebs- und Bremseinheit 24 auf. Der Unterschied zu dem System gemäß Figur 5 besteht nun darin, daß dem Abstandsregler 22 auch alle Informationen der anderen Fahrzeuge bezüglich Abstand, Geschwindigkeit und Beschleunigung zur Verfügung stehen. Ein solcher Informationsaustausch erfolgt beispielsweise über Funkverbindungen 25 zwischen den Fahrzeugen, so daß die Ist-Geschwindigkeit v« und die Ist-Beschleunigung a_, des Fahrzeuges 1 b allen anderen vorausfahrenden als auch nachfolgenden Fahrzeugen 1 a bzw. 1 c übermittelt werden. Umgekehrt erhält das Fahrzeug 1 b auch die entsprechenden Informationen der vorausfahrenden und der nachfolgenden Fahrzeuge 1 a bzw. 1 c über die Funkverbindung 25 übermittelt.
Eine etwas einfachere Informationsstruktur ist dahingehend realisierbar, daß dem
Fahrzeug 1 b lediglich die entsprechenden Informationen des führenden Fahrzeuges und der vorausfahrenden Fahrzeuge zur Verfügung gestellt wird.
Um den hohen Sicherheitsanforderungen an das Abstandsmeßsystem in der Bahnwendung zu genügen, können auch Ortungsinformationen eines Leitsystems für die Berechnung der Abstände zur Abstandsregelung benutzt werden. Damit wird in der Abstandsmessung eine zusätzliche Redundanz, und somit eine höhere Sicherheit erzielt.
Figur 7 zeigt eine konstruktive Lösung eines auf einem Gleisstrang 13 dargestellten Schienenfahrzeug-Radsatzfahrwerkes 1 6 eines Tragwerkes 1 5 für ein Omnibus-Chassis 6 gemäß Figur 1 . An einem Fahrwerksrahmen 30 sind Federelemente 31 für ein Omnibusfahrwerk also das Tragwerk 1 5 (siehe Figur 1 ) befestigt, ebenso über einen Querträger Dreieckslenker 33 sowie Längslenker 34 für die Übertragung der Quer- und Längskräfte. In den Fahrwerksrahmen 30 und an den Einzelradsatz 35 ist dann die Schnittstelle zur Omnibus-Antriebswelle 36 integriert. Der Radsatz 35 ist im
Fahrwerksrahmen 30, beispielsweise über Elastomerelemente 37 elastisch gelagert. Die Bewegung des Fahrwerksrahmens 30 kann mit einem zusätzlichen Schlingerdämpfer 38 gegenüber dem Fahrwerksrahmen 30 gedämpft werden. Falls der Radsatz 35 im Gleisbogen nicht selbsteinstellend ist, kann alternativ über aktive Stellelemente 38 und 39 und eine Bogenmeßsensorik der Fahrwerksrahmen 30 gesteuert und radial in den Gleisbogen gestellt werden.
Figur 8 stellt eine konstruktive Ausführung eines Teils der längselastischen Führung dar, die damit insgesamt durch durch zwei identische Teile gebildet wird. Die Führung ist durch ineinander verschiebbare Teleskopzylinder bzw. Teleskoprohre 40 realisiert, durch deren Anzahl und Länge die Gesamtlänge der Führung bestimmt ist. Am Zylinder 41 ist der Drehzapfen 42 befestigt, der zur Befestigung der längselastischen Führung an den Wagenkasten einer Grundeinheit dient und der durch Kugelgelenke oder Elastomereinbettung im wesentlichen eine gelenkige Verbindung mit dem Wagenkasten herstellt. Zwei Grundeinheiten werden also durch zwei Teile, welche die längselastische Führung darstellen, miteinander gekoppelt. Die Verbindung der Teile der Führung miteinander erfolgt durch einen Kupplungskopf 43a und 43b in für Schienenfahrzeuge bekannter Ausführung. Durch die im wesentlichen kräftefreie Führung der Teleskopzylinder bleibt die Kopplung der Grundeinheiten über einen definierten Verschiebeweg praktisch kräftefrei, lediglich in den Endlagen treten begrenzende Kräfte, beispielsweise durch Elastomerelemente 44, auf. Die Längselastizität kann durch zusätzliche, in die Teleskopzylinder integrierte Federn definiert werden, ebenso das Bewegungsverhalten der Teleskopzyiinder in eine neutrale Parkstellung in einer der Endlagen. Für das Abschleppen im Notfall lassen sich die Teleskopzylinder in der eingefahrenen Position verriegeln.
In vorteilhafter Weise ergibt sich dabei über einen weiten Bereich eine zug- und druckkraftfreie Kopplung der selbstfahrenden Grundeinheiten, ohne daß die schnelle Zusammenstellung der Grundeinheiten zu Zügen behindert wird.
Die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele beschreiben im wesentlichen Schienenfahrzeuge, bei denen das Trag- und Führsystem durch die Radsätze gegeben ist. Diese Ausführungsbeispiele lassen sich jedoch auch auf andere Fahrzeuge, beispielsweise Peoplemover für Flughäfen mit mechanischer Spurführung übertragen, deren Tragsystem beispielsweise in Form von Gummiräder ausgeführt ist und deren Spurführung durch zusätzliche Rollen- oder Rädermechanismen und in der Trasse befindlichen Leitschienen gebildet wird.

Claims

Patentansprüche
1 . Spurgeführtes Fahrzeugsystem, insbesondere Schienenfahrzeugsystem, bestehend aus selbstfahrenden Grundeinheiten (1 ), welche jeweils aus im wesentlichen aus Omnibus- Serienteilen bestehenden Modulen (5, 6) aufgebaut sind und welche im wesentlichen zug- und druckkraftfrei verkoppelt werden.
2. Spurgeführtes Fahrzeugsystem, insbesondere Schienenfahrzeugsystem nach Anspruch 1 , bei dem die Grundeinheiten (1 ) über längselastische Führungen (....) miteinander verkoppelt werden.
3. Spurgeführtes Fahrzeugsystem, insbesondere Schienenfahrzeugsystem nach Anspruch 1 , bei dem Mittel (21 , 22, 23) vorgesehen sind, die mehrere Grundeinheiten (1 a, 1 b) im Kolonnenbetrieb führen.
4. Spurgeführtes Fahrzeugsystem, insbesondere Schienenfahrzeugsystem nach Anspruch 2 oder 3, bei dem zwei Grundeinheiten (1 a, 1 b) einen kleinsten Fahrzeugverbund (2) bilden, indem die beiden Grundeinheiten spiegelsymmetrisch zueinander verkoppelt bzw. geführt werden.
5. Spurgeführtes Fahrzeugsystem, insbesondere Schienenfahrzeugsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem als Modul zum Aufbau einer Grundeinheit (1 ) ein Omnibuskasten (5) mit integriertem Fahrer-, Heck-, Dach-, Seiten- und Bodenteil (7,9, 10, 1 1 12), verwendet wird.
6. Spurgeführtes Fahrzeugsystem, insbesondere Schienenfahrzeugsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem als Modul zum Aufbau einer Grundeinheit (1 ) ein an den Schienenbetrieb angepaßtes Omnibus-Chassis (6) zur Aufnahme eines Schienenfahrzeug-Radsatzfahrwerkes (1 6) verwendet wird.
7. Spurgeführtes Fahrzeugsystem, insbesondere Schienenfahrzeugsystem nach einem der Ansprüche 3 bis 6, bei dem zur Realisierung des Kolonnenbetriebs jede Grundeinheit (1 a, 1 b) Mittel (21 ) zur Abstands- und Geschwindigkeitserfassung aufweist.
8. Spurgeführtes Fahrzeugsystem, insbesondere Schienenfahrzeugsystem nach Anspruch 7, bei dem jede Grundeinheit (1 a, 1 b) weitere Mittel (22, 23) zur Abstandsregelung für zwei hintereinander fahrende Grundeinheiten (1 a, 1 b) aufweist, wobei zur Verarbeitung der Abstands- und Geschwindigkeitsdaten die Mittel (21 ) mit den weiteren Mitteln (22, 23) verbunden sind.
9. Spurgeführtes Fahrzeugsystem, insbesondere Schienenfahrzeugsystem nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei die Grundeinheiten (1 a, 1 b) jeweils mit aktiven Sende- Empfangsanlagen ausgestattet sind.
10. Spurgeführtes Fahrzeugsystem, insbesondere Schienenfahrzeugsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, soweit diese sich auf Anspruch 2 beziehen, bei dem die iängselastische Führungen (....) Mittel (...) zur Übertragung von Informationen und Energie aufweisen.
1 1. Verwendung des Schienenfahrzeugsystems gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche für ein mechanisch spurgeführtes Fahrzeugsystem mit Gummibereifung.
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