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Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug mit einer Einrichtung zum Passantenschutz nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie Einrichtung zum Passantenschutz nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7.
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Schienenfahrzeuge, wie z.B. Nieder- oder Mittelflurstraßenbahnen oder Stadtbahnen, verkehren zumeist in gemischtem Fahrbetrieb. Dies bedeutet, dass sie Teilnehmer am öffentlichen Verkehr darstellen und damit in Interaktion mit Personen als Straßenbenutzer treten.
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Seit jeher stellt das Überfahren von Personen, die sich unmittelbar vor dem Fahrzeug befinden, ein Problem dar, da z.B. personenbefördernde Schienenfahrzeuge durch die Aufstandspaarung Metall-Metall zwischen Rad und Schiene in Verbindung mit der hohen Fahrzeugmasse in einem längeren Halteweg zum Stillstand kommen als z.B. Automobile, die sowohl weniger Masse, als auch durch die Aufstandspaarung Gummi-Asphalt zwischen Rad und Fahrweg eine höhere Friktion aufweisen.
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Das Überfahren von Personen gestaltet sich in mehreren Bereichen problematisch. Einerseits besteht schon beim "Einziehen" der Person in den Spalt an der Fahrzeugfront unter das Fahrzeug signifikante Verletzungsgefahr. Des Weiteren sind Verletzungen beim Überrollen der eingezogenen Person oder Teilen der Person durch die Räder des Schienenfahrzeugs eigentlich kaum zu vermeiden. Zudem birgt ein offener Kupplungsbereich am Fahrzeug eine zusätzlich hohe Verletzungsgefahr.
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Kommt ein Schienenfahrzeug zum Stillstand, noch bevor eine bereits unter das Fahrzeug geratene Person in den unmittelbaren Gefahrenbereich der Räder gelangt, kann man lebensgefährliche Verletzungen auf ein Minimalmaß reduzieren, wenn auch niemals gänzlich ausschließen.
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Die Erfindung bezieht sich dabei insbesondere auf einen verbesserten Schutz von Passanten im Falle einer Kollision mit Schienenfahrzeugen, die eine hervorstehende Kupplung aufweisen, die ein zusätzliches Verletzungsrisiko beim Zusammenstoß mit Passanten darstellen.
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Schutzsysteme, die in den Begriffsbereich "Abweiser-Obstacle deflector" fallen, sind seit Anbeginn der Schienenfahrzeug-Geschichte bekannt und wurden auch schon in den verschiedensten Ausprägung realisiert. Bekannte Einrichtungen bzw. Lösungen im Bereich "Abweiser-Obstacle deflector" arbeiten dabei auf Basis der Minimierung der Verletzungsgefahr im Falle des Einziehens oder Überfahrens einer Person in den Spalt an der Fahrzeugfront zwischen Unterboden und Fahrweg.
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Bekannte Lösungen für Fahrzeuge sehen zum Personenschutz vor, dass ein Hindernis von entsprechender Größe, welches z.B. eine vor dem Fahrzeug stehende oder liegende Person darstellt, auf eine unmittelbar am Beginn des Spaltes an der Fahrzeugfront vertikal wirkende Struktur trifft. Diese Struktur ist so beschaffen, dass sie Hindernisse bis zu einer gewissen Masse vor sich herschieben, aufnehmen oder vom vor dem Fahrzeug befindlichen Fahrweg abweisen kann.
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Aus dem Stand der Technik sind dazu verschiedene Lösungen bekannt. Hierzu wird beispielsweise auf die Druckschriften
DE 121019 C ,
DE 148622 C und
DE 166218 C verwiesen, die Strukturen in Form von kinematisch wirkenden Gestellen aufweisen, welche an der Front des Fahrzeuges oder unterhalb des Wagenkastens des Fahrzeuges angeordnet sind.
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Diese Strukturen sind für eine auf der Kupplung des Schienenfahrzeuges vorzusehende Schutzvorrichtung nicht geeignet.
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Weiter sind Strukturen in Form von aufblasbar gestalteten Gestellen (
DE 255173 C ) bekannt, welche unmittelbar an der Front des Wagenkastens oder im Spalt unmittelbar darunter montiert sind. Diese können herunter oder nach vorne geklappt werden um mit dem Fahrzeug kollidierende Passanten abzuweisen.
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Weiterhin sind so genannte „Abweiser“ bekannt, welche aufblasbare Technologien beinhalten, die es ermöglichen, durch keilförmige Strukturen Hindernisse vom Fahrweg zu schieben. Hierzu wird auf die Druckschriften
DE 2910481 A1 ,
DE 10233593 A1 ,
DE 69805918 T2 ,
DE 10 2006 057 655 A1 und
EP 1172261 B1 verwiesen. Die Hindernisse werden mit Hilfe der aus den vorgenannten Druckschriften bekannten Strukturen vor dem Fahrzeug hergeschoben bzw. durch eine spezifische Keilform vom Fahrweg entfernt.
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In keiner der vorgenannten Druckschriften wird auf die von an Schienenfahrzeugen vorgesehenen Kupplungen ausgehende Verletzungsgefahr hingewiesen und es werden auch keine Lösungen offenbart, wie eine derartige von den Kupplungsvorrichtungen ausgehende Verletzungsgefahr verhindert bzw. zumindest reduziert werden kann. Die bekannten Lösungen sind zudem für die Verwendung für Schienenfahrzeuge mit hervorstehenden Kupplungsvorrichtungen ungeeignet.
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Den Einsatz von Airbags in einem Schutzsystem für vor dem Fahrzeug befindliche Personen wurde von der Schienenfahrzeugindustrie zwar bereits beschrieben, aber bislang nur verhalten realisiert – meist aus dem Argument heraus, dass ein Schutzsystem, das ausschließlich aus Airbag-Applikationen besteht, nach der Airbag-Auslösung nicht reversibel in die Ausgangslage gebracht werden kann. Eine derartige Lösung wird beispielsweise u. a. in der
DE 10 2013 204 555 A1 beschrieben.
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Eine weitere Schwierigkeit stellt die Formgebung dieser Airbags dar, die ja auch zum Schutz gegen ein Einziehen in bzw. Überfahren unter das Fahrzeug im Bereich des Spaltes zwischen dem Unterboden an der Fahrzeugfront und dem Fahrweg sicherstellen soll. Zuletzt stellt sich auch das Problem der Formhaltigkeit – der mit Luft prall gefüllte Luftsack sollte zumindest jenen Zeitbereich überdauern, in dem ein Fahrzeug zum Stillstand gebracht werden kann.
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Relativ weit verbreitete Systeme für den Schutz für vor dem Fahrzeug befindliche Personen stellen sogenannte "Soft-Noses" dar. Hier wird eine dämpfende weiche Schicht, z.B. ein polyurethan(PU)-haltiger Kunststoff, an die vorderste Fahrzeugkontur angebracht, um ein maximales Dämpfen des Aufpralles einer kollidierenden Person mit dem Fahrzeug zu ermöglichen. Diese Systeme bieten allerdings keinen Schutz gegen das Einziehen oder Überfahren von Personen unter das Fahrzeug.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Schienenfahrzeug mit einer Einrichtung vorzustellen, welche das komplette "Abweisen" vom Gefahrenbereich einer vor die Kupplungsvorrichtung des Fahrzeuges geratenen Person ermöglicht. Ziel ist es dabei, das Überrollen eines Passanten zu verhindern. Durch die mit einer Abweisertechnologie versehene Kupplung soll das Überrollen eines Passanten nach einer Kollision mit der aus der Fahrzeugfront hervorstehenden Kupplung verhindert werden. Der Passant soll solange vor dem Fahrzeug verbleiben und nicht überrollt oder unter das Fahrzeug gezogen werden, bis das Fahrzeug vollständig zum Stillstand kommt. Außerdem besteht die Aufgabe der Erfindung in der Schaffung einer Einrichtung zum Passantenschutz im Falle einer Kollision mit der an der Fahrzeugfront eines Schienenfahrzeuges angeordneten Kupplungsvorrichtung.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 6 gelöst. Die Erfindung bezieht sich demnach auf ein Schienenfahrzeug mit einer Kupplungsvorrichtung und mit einer Einrichtung zum Passantenschutz im Falle einer Kollision mit einem Hindernis, wobei die Einrichtung an der Kupplungsvorrichtung des Schienenfahrzeuges angeordnet ist und wenigstens eine aufblasbare Struktur aufweist. Vorteilhaft ist dabei vorgesehen, dass die Einrichtung wenigstens ein passives Schutzelement und wenigstens ein aktives Schutzelement aufweist, wobei die aufblasbare Struktur dem aktiven Schutzelement zugeordnet ist.
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Nach einem besonderen Merkmal sind mehrere aktive Schutzelemente vorgesehen, wobei deren aufblasbare Strukturen in verschiedene Wirkungsrichtungen ausdehnbar sind.
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Vorteilhaft ist die Einrichtung mit einer Sensorik mit Messmitteln versehen, die den frontalen Aufprall einer Person auf die Kupplungsvorrichtung bzw. auf das Fahrzeug erkennen und/oder detektieren und wobei das Auslösen der aufblasbaren Strukturen der aktiven Schutzelemente über die Sensorik ausgelöst wird.
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Nach einem besonderen Merkmal ist vorgesehen dass die Einrichtung im aktivierten Zustand einen geometrieadaptiven Formkörper bildet, der den Hohlraum im Bereich der Kupplungsvorrichtung zwischen dem Fahrzeugunterbau und dem Schienenweg ausfüllt.
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Vorteilhaft verbindet die Erfindung dabei das Grundprinzip vom kompletten "Abweisen" vom Gefahrenbereich der Kupplungsvorrichtung einer vor das Fahrzeug geratenen Person durch Einsatz einer Einrichtung mit einer mehrstufigen Abweisertechnologie, die durch Aufblasung aktiviert wird.
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Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Einrichtung zum Passantenschutz im Falle einer Kollision mit der an der Fahrzeugfront eines Schienenfahrzeugs angeordneten Kupplungsvorrichtung, wobei die Einrichtung selbst die gleichen und bereits oben beschriebenen vorteilhaften Merkmale aufweist. Die Einrichtung ist dabei teilweise aufblasbar gestaltet und ist auf der hervorstehenden Kupplung in nicht sichtbarer oder obstruktiver Weise z.B. auf einem weiteren weichen Aufprallschutz ergänzend montiert. Eine auf der Kupplung des Schienenfahrzeuges vorgesehene Schutzvorrichtung verhindert Verletzungen von Passanten, die vor ein mit einer Kupplung versehenes Schienfahrzeug gelangen. Dazu ist vorgesehen, dass an der aus dem Fahrzeug hervorstehenden Kupplung eine Abdeckung vorgesehen ist, welches als passives Element wirkt und so ausgestaltet ist, dass es die scharfen Kanten der Kupplungen abdeckt und vorzugsweise aus einem weichen elastischen Material besteht. Weiter weist die Einrichtung mindestens ein aktives Element in Form einer Anordnung von formstabilen Luftsäcken auf, die an der Kupplungsabdeckung, also dem passiven Schutzelement, in unterschiedlicher Weise angebracht sind. Dazu wird eine Anzahl von mehreren formstabilen Luftsäcken als auszulösendes aktives Element vorgeschlagen, die in unterschiedlicher Wirkungsrichtung agieren. Dabei wirkt vorzugsweise ein Balg in eine Richtung begleitet von einem Balg in eine andere Richtung, um den Aufprall von stehenden/gehenden Personen abzufangen. Weiter können an der Kupplungsabdeckung, also dem passiven Schutzelement, auch Sensoriken untergebracht sein, die sicherheitskritische Zustände erkennen (Näherungssensoren, bildgebende Sensoren usw.) und anschließend Maßnahmen auslösen können wie z.B. das Auslösen der aktiven Schutzelemente in Form eines formstabilen Luftsackes.
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Die Einrichtung ist als autonome Einheit zu verstehen, die an der Kupplung angebracht wird. Dabei werden die von vorne bzw. von der Seite zugänglichen scharfkantigen Kupplungsbestandteile bedeckt. Die Einheit wird form- und kraftschlüssig mit der eigentlichen Kupplung verbunden, Steuerleitungen führen zum Fahrzeug. Nach erfolgter Auslösung kann die gesamte Einrichtung abgebaut und gegen eine neue Einrichtung getauscht werden. Soll das Fahrzeug gekuppelt werden, wird die Einrichtung ebenfalls vom Kupplungskopf entfernt.
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Das erfindungsgemäße Schutzsystem kann dabei in alle neuen Schienenfahrzeuge eingebaut werden, die über eine entsprechende Kupplungsvorrichtung verfügen und auch an alle in Gebrauch befindlichen Schienenfahrzeuge mit einer Kupplungsvorrichtung nachgerüstet werden.
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Nachfolgend soll die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben werden. In den Zeichnungen zeigen
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1: eine Teilansicht der Fahrzeugfront eines Schienenfahrzeuges mit einer Kupplungsvorrichtung und den Elementen der Schutzeinrichtung im aktiven Zustand,
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2a–2f: eine Prinzipdarstellung der Wirkungsweise einer Einrichtung zum Passantenschutz.
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Im Schienenverkehr, insbesondere im innerstädtischen Tram-Verkehr, sind Kollisionen von Schienenfahrzeug 1 und Personen keine Seltenheit. Insbesondere beim frontalen Aufprall kommt es dabei zu schweren und tödlichen Verletzungen, wenn die Person nach dem Aufprall unter das Schienenfahrzeug 1 gerät. An Schienenfahrzeugen angeordnete und meist hervorstehende Kupplungsvorrichtungen 1.1 stellen dabei aufgrund der scharfkantigen Außenkonturen und der geringen Sichtbarkeit aufgrund der relativ geringen Abmessungen ein zusätzliches Sicherheitsrisiko dar.
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Durch die erfindungsgemäße Einrichtung soll das Verletzungsrisiko signifikant verringert werden, indem durch die an der Kupplungsvorrichtung 1.1 des Schienenfahrzeuges angebrachte Einrichtung 2 die an der Kollision beteiligte Person nicht unter das Schienenfahrzeug 1 geraten kann und vorzugsweise neben die Fahrzeuggleise abgelenkt wird. Auch dabei sind Verletzungen nicht auszuschließen, diese sollten jedoch deutlich geringer und ohne Lebensgefährdung ausfallen.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung basiert dabei auf einer Einrichtung 2, die an der Kupplungsvorrichtung 1.1 des Schienenfahrzeuges 1 angeordnet ist und wenigstens eine aufblasbare Struktur aufweist. Die in der 1 gezeigte Einrichtung 2 weist dazu ein passives Schutzelement 2.1 und zwei aktive Schutzelement 2.2, 2.3 auf, die jeweils eine aufblasbare Struktur umfassen. Die aufblasbaren Strukturen der aktiven Schutzelemente 2.2, 2.3 sind dabei in verschiedene Wirkungsrichtungen ausdehnbar. Dabei ist diese Anordnung im Ausgangszustand vor Aktivierung einer Detektionstechnologie (nicht Inhalt dieser Erfindung) von außen nicht sichtbar. Das Auslösen der Einrichtung erfolgt über eine Sensorik, welche am passiven Schutzelement 2.1 adaptiert wird und welche auf optischen, mechanischen oder anderer Messprinzipien den frontalen Aufprall einer Person detektiert oder den Aufprall vorhersieht. Der Mechanismus ist dabei bezüglich der Expansionsgeschwindigkeit derart ausgelegt, dass die vollständige Endgeometrie des Formkörpers bereits dann erreicht ist, bevor die Gefahr des "Hineinziehens" der Person entsteht. Dies sind im Regelfall wenige Millisekunden. Um den Anforderung einer dauerhaft sicheren Funktionalität der Personenschutzkomponente nachkommen zu können, muss die Struktur flexible, aufblasbare, rissresistente und kontaktresistente Eigenschaften aufweisen.
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Die Auslösung der Einrichtung erfolgt entweder durch den Fahrer mittels Betätigung einer Einrichtung am Fahrerpult oder durch die automatische Detektionstechnologie (nicht Inhalt dieser Erfindung) der im Vorfeld des Schienenfahrzeuges integrierten Detektionseinrichtung. Durch die vorliegende Erfindung soll in jedem Fall die parallel stattfindende Aktion zum Schutz von Personen hinsichtlich des Überfahrens ergänzen: das rechtzeitige Anhalten des Schienenfahrzeuges bevor eine Person durch Einziehen / Überfahren unter das Fahrzeug verletzt werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 121019 C [0009]
- DE 148622 C [0009]
- DE 166218 C [0009]
- DE 255173 C [0011]
- DE 2910481 A1 [0012]
- DE 10233593 A1 [0012]
- DE 69805918 T2 [0012]
- DE 102006057655 A1 [0012]
- EP 1172261 B1 [0012]
- DE 102013204555 A1 [0014]
