CN115003582A - 用于提高轨道车辆的结构构件的负载能力的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于提高轨道车辆的结构构件(LOK1)的负载能力、尤其是抗拉刚度和抗压刚度的装置。所述结构构件(LOK1)具有第一连接点(ASP1)和第二连接点(ASP2)，其中，作用在所述第一连接点(ASP1)上的拉力(FZ)或者作用在所述第一连接点上的压力(FD)向第二连接点(ASP2)传递。在所述第一连接点(ASP1)和所述第二连接点(ASP2)之间布置有设计用于传递压力(FD)的第一负载路径(LPF1)。在所述第一连接点(ASP1)和所述第二连接点(ASP2)之间布置有设计用于传递拉力(FZ)的第二负载路径(LPF2)。所述第一负载路径(LFP1)和第二负载路径(LFP2)具有不同的抗压刚度，从而通过不同的抗压刚度实现力传递的分配。

Description

用于提高轨道车辆的结构构件的负载能力的装置

本发明涉及一种用于提高轨道车辆的结构构件的负载能力、尤其是抗拉刚度和抗压刚度的装置。

轨道车辆的结构构件例如可以理解为、然而并不局限于机车车厢、车体、框架，例如压缩空气支架框架，或者也理解为其中安装或者固持有轨道车辆部件的空间结构。所述结构构件同样可以理解为顶部结构，该顶部结构设计和使用用于传递载荷。

机车的支撑结构的构造被称为机车车厢，所述机车车厢以不同的构造方式设计。

机车车厢可以以框架构造方式设计，其中，在支撑框架上安设有非支撑性的加装件。

作为机车车厢的其它构造形式已知整体式的全钢构造方式。

对于铁路车辆和动车组车辆，将相应的部件称为车厢。

针对车厢的构造方式有以下区别：在所谓的差别式构造方式(Differenzialbauweise)或者粗制箱体构造方式(Rohkastenbauweise)中，首先产生支撑性的钢骨架或者铝骨架，接着将非支撑性的板材安设到钢骨架或者铝骨架上以进行包覆。

在所谓的整体构造方式中，使用了在整个车厢的长度上延伸的挤压型材。车厢的刚度由挤压型材的结构实现。不需要附加的、支撑性的元件，由此实现了轻型结构。

在与差别式构造方式类似的所谓复合构造方式中，在由金属材料制成的支撑性的车厢支架上安设非支撑性的面板。然而与差别式构造方式不同的是，这些面板由非金属材料制成。

近来，根据在发生事故时的安全性对这些车厢进行了越来越多的优化。

结构构件的尺寸在此设计为，使得所述结构构件能够长期稳定地承受作用在所述结构构件上的经常变化的载荷。

所述载荷尤其理解为拉力和压力。

通常为结构构件的不同应用领域开发相应的解决方案，以便在针对变化的载荷方面长期稳定地设计结构构件的尺寸。

例如根据对应的机车是用于重型货物列车服务还是用于客运来设计机车车厢的尺寸。

然而，这与“通用机车”的目标背道而驰，其车厢构造方式应至少部分地或者完全地不依赖于机车的预期用途。

对于机车，双牵引、即通过两个机车行驶，和多牵引、即通过两个以上的机车行驶尤其对于机车车厢的强度是关键的。

在这些情况中，相互交替的高的拉力或者压力作用在所涉及的机车车厢上。有待由机车传递的力是变化的。对于带领列车的机车编组适用的是，与车厢编组耦连的机车必须承受最大的力，而带领列车的机车必须承受最小的力。

为了长期稳定地应对这些力，机车车厢在其构造方式中在机械方面相应地厚重地设计尺寸或者由于所使用的材料而相应地厚重地设计。

然而这尤其对于针对国际运营设计的多***机车会导致重量问题。

图3示出了作为结构构件的机车车厢LOK3作为已知的现有技术。

拉力FZ在第一连接点ASP1处作用在机车车厢LOK3上。

压力FD与拉力FZ交替地同样在第一连接点ASPI处作用在机车车厢LOK3上。

机车车厢LOK3在结构、材料和重量方面厚重地设计并且将拉力FZ或者压力FD向第二连接点ASP2传递。

通过所述设计方案，机车车厢LOK3作为第一负载路径LPF1起作用，其中，所述第一负载路径LPF1尤其通过机车车厢LOK3的框架RAH实现。

两个力FZ、FD在连接点ASP1、ASP2之间通过第一负载路径LPF1通过机车车厢LOK3传递。

对于机车车厢LOK3，例如由对应机车的牵引钩和缓冲器构成的组合形成相应的连接点ASP1或者ASP2。

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种用于提高轨道车辆的结构构件的负载能力的装置，通过所述装置使得结构构件的上述针对重量和长时间稳定性的问题最小化。

所述技术问题通过权利要求1的特征解决。

在从属权利要求中给出了有利的扩展设计。

本发明涉及一种用于提高轨道车辆的结构构件的负载能力的装置。

结构构件具有第一连接点和第二连接点。

在两个连接点之间布置有第一负载路径。作用在第一连接点上的力通过第一负载路径传递至第二连接点。

第一负载路径设计用于传递压力，在这方面被优化并且也主要用于传递压力。

除了第一负载路径之外，在两个连接点之间布置有第二负载路径。

结构构件的两个负载路径彼此并行地作用，然而在功能上是分开的。

第二负载路径设计用于传递拉力，在这方面被优化并且也主要用于传递压力。

力传递的这种分配通过两个负载路径的不同的刚度实现。

第一负载路径抗压地设计或者设计为抗压的结构。第一负载路径在此例如涉及由金属或者由钢制造的框架，所述框架为结构构件的集成的组成部分。

在传递具有预定的值的压力时，抗压地设计的第一负载路径不变形或者仅最小化地、即在预设的并且可容忍的极限内变形。

第二负载路径包括受拉元件，所述受拉元件的抗压刚度明显低于第一负载路径，或者其中，所述受拉元件设计为不具有抗压刚度。

受拉元件例如设计为优选由芳纶或者碳纤维制成的缆线。

在传递具有预定的值的拉力时，第二负载路径在预设的并且可容忍的极限内变形。

由于在第二负载路径中最小化的或者缺少的抗压刚度，在此仅传递可忽略的压力或者不传递压力。

由此卸减第一负载路径的拉力负荷并且可以降低第一负载路径的尺寸或者在尺寸保持不变的情况下吸收更高的压力。

相应的优点是，在机车车厢的重量相同时能够传递更高的力。

在作为结构构件的机车车厢中，第一负载路径例如由经典地设计的机车车厢的元件、例如机车车厢的框架构成。其能够在重量和压力传递方面被优化。

在机车车厢中，对应的机车的由牵引钩和缓冲器构成的组合例如构成相应的连接点，力通过所述连接点作用到机车车厢上或者导入机车车厢中。

通过本发明在重量方面实现了结构构件的更小的尺寸设计并且同时提高了长时间稳定性。

通过本发明针对力和作用在结构构件上的交替的载荷提供或者实现相应的优化的负载路径。由此能够在不出现结构构件失效的情况下持续地传递高的力。

通过本发明能够在结构构件的设计保持不变的情况下传递更高的力。这通过相应的优化的负载路径实现。

通过优化和可能的重量减轻开辟了新的设计方案，这些方案在制造成本方面进行了优化，并且附加地允许结构构件的更大的用途多样性。

以下示例性地借助附图详细阐述本发明。在附图中：

图1根据轨道车辆的机车车厢的原理图示出了本发明，

图2参照图1示出了本发明的具体的视图，并且

图3示出了在开篇部分描述的、已知的现有技术。

图1根据轨道车辆的机车车厢LOK1的原理图示出了本发明，

拉力FZ在第一连接点ASP1处作用在机车车厢LOK1上。

压力FD与拉力FZ交替地在第一连接点ASP1处作用在机车车厢LOK1上。

机车车厢LOK1通过下述负载路径LPF1、LPF2将拉力FZ和压力FD从第一连接点ASP1传递至第二连接点ASP2。

压力FD通过布置在两个连接点ASP1、ASP2之间的第一负载路径LPF1传递。

拉力FZ通过布置在两个连接点ASP1、ASP2之间的第二负载路径LPF2传递。

两个负载路径LPF1、LPF2在其功能性方面分开然而彼此补充地或者并行地起作用。

所述力传递的这种分配通过两个负载路径LPF1、LPF2的不同的刚度实现。

第一负载路径LPF1设计为抗压的结构。如前文所述，第一负载路径在此例如涉及由金属或者由钢制造的框架RAH、所述框架为结构构件或者机车车厢LOK1的集成的组成部分。

由此使第一负载路径LPF1针对压力的传递被优化和设计并且相应地主要用于此。

第二负载路径LPF2包括不具有抗压刚度的受拉元件。受拉元件例如设计为优选由芳纶或者碳纤维制成的缆线。

由此使第二负载路径LPF2针对拉力的传递被优化和设计并且相应地仅用于此。作用在机车车厢LOK1上的拉力FZ通过第二负载路径LPF2的受拉元件或者缆线在两个连接点ASP1、ASP2之间传递。这通过受拉元件的少量变形实现。

作用在机车车厢LOK1上的压力FD通过抗压地设计的第一负载路径LPF1在两个连接点ASP1、ASP2之间传递。这在机车车厢LOK1的相关元件、即此处的框架没有变形的情况下实现。

对于机车车厢LOK1，例如由对应机车的牵引钩和缓冲器构成的组合形成第一连接点ASP1或者连接点ASP2。

图2参照图1示出了本发明的具体视图。

在此处所示的设计方案中，机车车厢LOK1中的第二负载路径LPF2的缆线出于设计方面的原因在一些点处偏转。这通过第二负载路径LPF2的弯折的形状表示。

在另一种优选的设计方案中，附加的拉力例如通过拉杆、拉压杆或者枢轴的与第二负载路径LPF2的相应的连接点导入所述第二负载路径LPF2中。

Claims (9)

1.一种用于提高轨道车辆的结构构件(LOK1)的负载能力的装置，

-其中，所述结构构件(LOK1)具有第一连接点(ASP1)和第二连接点(ASP2)，其中，作用在所述第一连接点(ASP1)上的拉力(FZ)或者作用在所述第一连接点上的压力(FD)传递至第二连接点(ASP2)，

-其中，在所述第一连接点(ASP1)和所述第二连接点(ASP2)之间布置有设计用于传递所述压力(FD)的第一负载路径(LPF1)，

-其中，在所述第一连接点(ASP1)和所述第二连接点(ASP2)之间布置有设计用于传递所述拉力(FZ)的第二负载路径(LPF2)，

-其中，所述第一负载路径(LFP1)和第二负载路径(LFP2)具有不同的抗压刚度，从而通过不同的抗压刚度实现力传递的分配。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一负载路径(LPF1)抗压地设计。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第二负载路径(LPF2)通过不具有抗压刚度的受拉元件实现。

4.根据权利要求2所述的装置，其中，所述第一负载路径(LPF1)设计为抗压的机械结构。

5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述抗压的机械结构为由金属制造的框架(RAH)，所述框架为所述结构构件(LOK1)的集成的组成部分。

6.根据权利要求3所述的装置，其中，所述受拉元件为缆线。

7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述缆线是由芳纶或者碳纤维制成的。

8.根据权利要求1所述的装置，其中，设计用于和用于传递拉力和压力的结构构件为机车车厢(LOK1)、厢体、框架或者顶部结构。

9.根据权利要求8所述的装置，其中，对于机车车厢(LOK1)而言，框架(RAH)构成第一负载路径(LPF1)，并且所述框架(RAH)为所述机车车厢(LOK1)的集成的组成部分。

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