DE102014207471A1 - Articulated connection for a rail vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug mit wenigstens einem auf einem Fahrwerk (4) abgestützten Mittenportal (3), einem ersten und einem zweiten Wagenkasten (1, 2), wobei der erste und der zweite Wagenkasten (1, 2) jeweils gelenkig mit dem Mittenportal (3) verbunden sind, wobei die Gelenkverbindungen der Wagenkästen (1, 2) mit dem Mittenportal (3) derart ausgebildet und miteinander gekoppelt sind, dass eine Wankbewegung des ersten Wangenkastens (1) zum Mittenportal (3) um einen ersten Wankwinkel zu einer Wankbewegung des zweiten Wagenkastens (2) zum Mittenportal (3) um einen vorgegebenen, vom ersten Wankwinkel abhängigen, zweiten Wankwinkel führt.The invention relates to a rail vehicle having at least one center portal (3) supported on a chassis (4), a first and a second carbody (1, 2), wherein the first and the second carbody (1, 2) are each hinged to the center portal (3). 3) are connected, wherein the articulated joints of the car bodies (1, 2) with the center portal (3) are formed and coupled to each other, that a rolling movement of the first cheek box (1) to the center portal (3) by a first roll angle to a rolling motion of the second car body (2) to the center portal (3) by a predetermined, dependent on the first roll angle, second roll angle leads.
Description
Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug mit wenigstens einem auf einem Fahrwerk abgestützten Mittenportal, einem ersten und einem zweiten Wagenkasten, wobei der erste und der zweite Wagenkasten jeweils gelenkig mit dem Mittenportal verbunden sind. The invention relates to a rail vehicle with at least one supported on a chassis center portal, a first and a second car body, wherein the first and the second car body are each hingedly connected to the center portal.
Schienenfahrzeuge mit zwei über ein Mittenportal gelenkig verbundenen Wagenkästen, welches Mittenportal auf einem, beiden Wagenkästen gemeinsamen Jacobs-Drehgestell abgestützt ist, sind beispielsweise aus der
Sind die Wagenkästen von Schienenfahrzeugen mit Jacobs-Drehgestellen verwindesteif miteinander verbunden, kann dies beim Befahren großer Gleisverwindungen zu hohen Radlastumverteilungen führen. Die Verwendung einer 4-Punkt Steuerung zur Niveauregulierung von Luftfedern als Sekundärfedern kann beim langsamen Befahren einer Gleisverwindung zusätzliche Radlastumverteilungen bewirken. If the car bodies of rail vehicles with Jacobs bogies are rigidly connected with each other, this can lead to high wheel load redistributions when driving on large track distortions. The use of a 4-point control for level control of air springs as secondary springs can cause additional Radlastumverteilungen during slow driving on a track warp.
Mittels einer 3-Punkt Steuerung ist die Sekundärfederung zwar wankweich auszubilden und somit die Radlastumverteilungen etwas zu reduzieren, dies geht jedoch mit einer reduzierten Kippsicherheit einher. By means of a 3-point control, the secondary suspension is indeed to be designed to be soft and thus slightly reduce the wheel load redistributions, but this is associated with a reduced tilting safety.
Die
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schienenfahrzeug mit reduzierten Radlastumverteilungen und hoher Sicherheit gegen Kippen vorzuschlagen. The invention has the object to provide a rail vehicle with reduced Radlastumverteilungen and high security against tipping.
Gelöst wird die Aufgabe durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs 1. Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den Merkmalen der abhängigen Patentansprüche wieder. The object is achieved by the subject matter of
Ein erfindungsgemäßes Schienenfahrzeug umfasst wenigstens ein auf einem Fahrwerk abgestütztes Mittenportal. Darüber hinaus umfasst es einen ersten und mindestens einen weiteren, zweiten Wagenkasten. Zur Ausführung wenigstens einer Schwenkbewegung zum Mittenportal sind sowohl der erste Wagenkasten, als auch der zweite Wagenkasten jeweils gelenkig mit dem Mittenportal verbunden. A rail vehicle according to the invention comprises at least one center portal supported on a chassis. In addition, it includes a first and at least one other, second car body. To execute at least one pivoting movement to the center portal both the first car body, and the second car body are each hingedly connected to the center portal.
Die Gelenkverbindungen der Wagenkästen mit dem Mittenportal sind derart ausgebildet und miteinander gekoppelt, dass eine Wankbewegung des ersten Wangenkastens zum Mittenportal um einen ersten Wankwinkel φ1 zu einer Wankbewegung des zweiten Wagenkastens zum Mittenportal um einen vorgegebenen, vom ersten Wankwinkel φ1 abhängigen, zweiten Wankwinkel φ2 = ƒφ(φ1) führt. The joints of the car bodies with the center portal are formed and coupled to one another such that a roll movement of the first cheek box to the center portal φ 1 to a rolling motion of the second car body to the center portal to a predetermined, the first roll angle φ 1 dependent second roll angle φ 2 = ƒ φ (φ 1 ) leads.
Beim Durchfahren von Gleisverwindungen sind die Radlastumverteilungen und die mechanische Beanspruchung der Wagenkästen deutlich reduziert. Darüber hinaus sind die Wankwinkel der Wagenkästen zueinander einfach reduzierbar. When driving through track distortions, the wheel load redistribution and the mechanical load on the vehicle bodies are significantly reduced. In addition, the roll angle of the car bodies are easily reduced to each other.
Dadurch erhöht sich die Sicherheit gegen Entgleisen, ebenso wie der Lichtraumbedarf durch den Einsatz kleinerer Stromabnehmer verringert wird. Zudem erhöht sich der Fahrkomfort. This increases the safety against derailment, just as the clearance requirement is reduced by the use of smaller pantographs. In addition, the ride comfort increases.
Auf die zusätzliche Anordnung von Wankstützen kann verzichtet werden, was zur Kosten- und Gewichtsersparnis beiträgt. On the additional arrangement of anti-roll bars can be omitted, which contributes to the cost and weight savings.
Ein Schienenfahrzeug ist allgemein ein spurgeführtes Fahrzeug. Ein erfindungsgemäßes Schienenfahrzeug ist insbesondere ein Schienenfahrzeug des Personenverkehrs, beispielsweise des Personennahverkehrs. Es ist als Niederflurfahrzeug oder als Hochflurfahrzeug ausgebildet. Es weist wenigstens zwei gelenkig verbundene Wagenkästen auf, welche über ein Mittenportal gelenkig miteinander verbundenen sind. Weitergebildet weist es mehrere gelenkig verbundene Wagenkästen auf. Gemäß einer weiteren Weiterbildung können mehrere Mittenportale vorgesehen sein, mittels welcher jeweils zwei benachbarte Wagenkästen gelenkig verbunden sind. A rail vehicle is generally a track-guided vehicle. A rail vehicle according to the invention is, in particular, a rail vehicle of passenger traffic, for example local passenger transport. It is designed as a low-floor vehicle or as a high-floor vehicle. It has at least two articulated car bodies, which are hinged together via a center portal. Developed, it has several articulated car bodies. According to a further development, a plurality of center portals may be provided, by means of which in each case two adjacent car bodies are hingedly connected.
Das wenigstens eine Mittenportal ist zwischen dem ersten und dem zweiten Wagenkasten angeordnet, welche dem Mittenportal benachbart sind. Es stützt sich auf einem Fahrwerk, insbesondere ein Drehgestell ab. Sind mehrere Mittenportale vorgesehen können sich diese auch jeweils auf einem Fahrwerk, insbesondere einem Drehgestell abstützen. The at least one center portal is disposed between the first and second car bodies which are adjacent to the center portal. It is based on a chassis, especially a bogie. If several center portals are provided, these can also each be supported on a chassis, in particular a bogie.
Das Fahrwerk oder insbesondere das Drehgestell auf welchem sich das Mittenportal abstützt, dient auch der Abstützung des ersten und zweiten Wagenkastens. Beide Wagenkästen nutzen dieses Fahrwerk oder Drehgestell gemeinsam. Ein solches Drehgestell, welches beiden Wagenkästen gemeinsam ist, wird auch als Jacobs-Drehgestell bezeichnet. The chassis or in particular the bogie on which the center portal is supported, also serves to support the first and second car body. Both car bodies use this chassis or bogie together. Such a bogie, which is common to both car bodies, is also referred to as a Jacobs bogie.
Wie bereits ausgeführt sind die Wagenkästen derart gelenkig mit dem Mittenportal verbunden, dass Wankbewegungen zwischen den Wagenkästen und dem Mittenportal um eine Fahrzeuglängsachse zugelassen sind. Daneben sind die Gelenkverbindungen der Wagenkästen mit dem Mittenportal geeignet, Schwenkbewegungen um eine Fahrzeughochachse zuzulassen. Darüber hinaus können die Gelenkverbindungen der Wagenkästen mit dem Mittenportal geeignet ausgebildet sein, Nickbewegungen um eine Fahrzeugquerachse zuzulassen. Eine Ausführungsform sieht vor, dass nur eine Gelenkverbindung geeignet ausgebildet ist, Nickbewegungen zuzulassen, die andere hingegen nicksteif ausgeformt ist. As already stated, the car bodies are connected in such an articulated manner to the center portal that rolling movements between the car bodies and the center portal are permitted around a vehicle longitudinal axis. In addition, the joints of the car bodies with the center portal are suitable to allow pivoting movements about a vehicle's vertical axis. In addition, the joints of the car bodies can be designed with the center portal suitable to allow pitching movements about a vehicle transverse axis. One embodiment provides that only one articulated connection is designed to permit pitching movements, while the other one is designed to be pitch-resistant.
Eine Gelenkverbindung, welche sowohl eine Wank- sowie auch eine Schwenkbewegung zwischen dem Mittenportal und dem entsprechenden Wagenkasten zulässt, kann auch als Schwenk-Wank-Gelenk bezeichnet werden. Lässt eine solche Gelenkverbindung zusätzlich eine Nickbewegung zwischen dem Mittenportal und dem entsprechenden Wagenkasten zu, so kann diese als Schwenk-Nick-Wank-Gelenk bezeichnet werden. A hinge connection, which allows both a rolling and a pivoting movement between the center portal and the corresponding car body, can also be referred to as a swivel-roll joint. If such a hinge connection additionally permits a pitching movement between the center portal and the corresponding carbody, this can be referred to as a swivel-pitch-roll joint.
Um wenigstens Wank- und Schwenkbewegungen zuzulassen, weist jeder Wagenkasten mit dem Mittenportal weitergebildet jeweils eine unteres und ein oberes Gelenk als Gelenkverbindung auf. Das untere Gelenk ist dann beispielsweise jeweils als sphärisches Gelenk ausgeführt. Dieses ermöglicht neben Schwenkbewegungen auch Wank- und/oder Nickbewegungen, wenn das obere Gelenk entsprechend als Schwenk-Wank-Gelenk oder als Schwenk-Nick- oder gar als Schwenk-Nick-Wank-Gelenk ausgeführt ist. Das obere Gelenk ist zumindest jeweils wankweich, also weich in Fahrzeugquerrichtung ausgeführt. In order to allow at least rolling and pivoting movements, each car body further developed with the center portal on each of a lower and an upper joint as a hinge connection. The lower joint is then executed, for example, each as a spherical joint. This allows in addition to pivotal movements also rolling and / or pitching movements when the upper joint is designed according to a swivel-roll joint or as a swivel-pitch or even as a swivel-Nick-Wank joint. The upper joint is at least each soft, so soft in the vehicle transverse direction.
Somit lassen die Gelenkverbindungen Wankbewegungen der Wagenkästen zueinander um eine Längsachse zu, wobei die Wankbewegungen der Wagenkästen zueinander in den beiden Gelenkverbindungen derart miteinander verkoppelt sind, dass der erste Wankwinkel φ1 des einen, ersten Wagenkastens zum Mittenportal in der einen, ersten Gelenkverbindung und der zweite Wankwinkel φ2 des einen, zweiten Wagenkastens zum Mittenportal in der anderen, zweiten Gelenkverbindung in einem funktionellen Zusammenhang φ2 = ƒφ(φ1) stehen, und dass beide Wagenkästen sich hinsichtlich Wanken über beide Gelenkverbindungen auf das zwischen ihnen angeordnete Mittenportal abstützen, wobei das erste Wankstützmoment MW1 in der einen, ersten Gelenkverbindung und das zweite Wankstützmoment MW2 in der anderen, zweiten Gelenkverbindung in einem funktionellen Zusammenhang MW2 = ƒM(MW1) stehen. Die funktionellen Zusammenhänge zwischen den beiden Wankwinkeln φ1 und φ2 der Wagenkästen zum Mittenportal und zwischen den beiden Wankstützmomenten MW1 und MW2 können dabei weitergebildet durch mechanische, hydraulische oder elektromagnetische Mittel erzeugt werden. Thus, the articulated joints roll movements of the car bodies to each other about a longitudinal axis, wherein the rolling movements of the car bodies are coupled to each other in the two joints such that the first roll angle φ 1 of a first car body to the center portal in the one, first joint and the second Roll angle φ 2 of the one, second car body to the center portal in the other, second articulation in a functional relationship φ 2 = ƒ φ (φ 1 ) are, and that both car bodies are supported in terms of rolling over both joints on the center portal arranged between them the first roll support moment M W1 in the one, first joint connection and the second roll support moment M W2 in the other, second joint connection in a functional relationship M W2 = ƒ M (M W1 ) are. The functional relationships between the two roll angles φ 1 and φ 2 of the car bodies to the center portal and between the two roll support moments M W1 and M W2 can be further developed by mechanical, hydraulic or electromagnetic means.
Als mechanische Mittel dienen beispielsweise mechanische Getriebe. Hydraulische Mittel wirken analog als hydraulische Getriebe. Als elektromagnetische Mittel können beispielsweise elektromagnetische Aktoren wie Elektromotoren dienen. Mechanical means are, for example, mechanical gears. Hydraulic means act analogously as hydraulic transmissions. As electromagnetic means may serve, for example, electromagnetic actuators such as electric motors.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine erste Gelenkverbindung zwischen dem Mittenportal und dem ersten Wagenkasten ein unteres Gelenk, insbesondere ein sphärisches Gelenk, und ein oberes Schwenk-Wank-Gelenk umfasst. Gleichermaßen kann alternativ oder insbesondere zusätzlich dazu eine zweite Gelenkverbindung zwischen dem Mittenportal und dem zweiten Wagenkasten ein unteres Gelenk, insbesondere ein sphärisches Gelenk, und ein oberes Schwenk-Wank-Gelenk umfassen. Weitere Weiterbildungen sind darin zu sehen, dass eine erste Gelenkverbindung zwischen dem Mittenportal und dem ersten Wagenkasten ein unteres Gelenk, insbesondere ein sphärisches Gelenk, und ein oberes Schwenk-Nick-Wank-Gelenk umfasst und/oder, dass eine zweite Gelenkverbindung zwischen dem Mittenportal und dem ersten Wagenkasten ein unteres Gelenk, insbesondere ein sphärisches Gelenk, und ein oberes Schwenk-Nick-Wank-Gelenk umfasst. Die nachfolgenden Ausführungen betreffen vornehmlich ein oberes Schwenk-Wank-Gelenk. Dies soll jedoch nicht ein Vorliegen eines Schwenk-Nick-Wank-Gelenks ausschließen. In a further development, it is provided that a first articulated connection between the central portal and the first vehicle body comprises a lower joint, in particular a spherical joint, and an upper pivot-roll joint. Likewise, alternatively or in particular, in addition to this, a second articulated connection between the center portal and the second vehicle body may comprise a lower joint, in particular a spherical joint, and an upper pivot-roll joint. Further developments can be seen in the fact that a first articulated connection between the central portal and the first vehicle body comprises a lower joint, in particular a spherical joint, and an upper pivot-Nick-Wank joint and / or that a second articulated connection between the center portal and the first vehicle body includes a lower joint, in particular a spherical joint, and an upper pivot-Nick-Wank joint. The following statements mainly relate to an upper swivel-roll joint. However, this is not intended to preclude the presence of a swivel-pitch-roll joint.
Das obere Schwenk-Wank-Gelenk kann dabei ebenfalls ein sphärisches Gelenk umfassen, welches in lateraler Richtung beweglich ausgebildet ist, beispielsweise in Fahrzeugquerrichtung verschiebbar gehalten ist. The upper pivot-roll joint may also include a spherical joint, which is designed to be movable in the lateral direction, for example, is held displaceably in the vehicle transverse direction.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist jeder der beiden Wagenkästen über ein sphärisches Gelenk als unteres Gelenk am Mittenportal und gegenüber dem gemeinsamen Drehgestell abgestützt. Allgemein ist das untere Gelenk steif in lateraler Richtung. Das obere Schwenk-Wank-Gelenk ist in lateraler Richtung nachgiebig ausgebildet. According to one embodiment of the invention, each of the two car bodies is supported via a spherical joint as a lower joint on the center portal and with respect to the common bogie. Generally, the lower joint is stiff in the lateral direction. The upper pivot-roll joint is designed to be yielding in the lateral direction.
Das jeweilige untere Gelenk kann jeweils im unteren, dem Fahrwerk oder dem Drehgestell zugewandten Bereich des Mittenportals angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich ist das jeweilige obere Gelenk jeweils im oberen, einem Dach des Schienenfahrzeugs zugewandten Bereich des Mittenportals angeordnet. The respective lower joint may be arranged in each case in the lower, the chassis or the bogie facing region of the center portal. Alternatively or additionally, the respective upper joint is arranged in each case in the upper region of the center portal facing a roof of the rail vehicle.
Eine Variante besteht darin, dass das jeweilige untere Gelenk jeweils im Bereich des Bodens des Schienenfahrzeugs unterhalb des Fahrgastraums des jeweiligen Wagenkastens angeordnet ist. Das jeweilige obere Schwenk-Wank-Gelenk kann dann wiederum jeweils oberhalb des Fahrgastraums des entsprechenden Wagenkastens angeordnet sein. Eine weitere Option kann darin liegen, dass das jeweilige untere und/oder obere Gelenk zwischen dem Mittenportal und dem Wagenkasten angeordnet ist. Das untere Gelenk ist unterhalb des oberen Gelenks platziert. A variant consists in that the respective lower joint is arranged in each case in the region of the floor of the rail vehicle below the passenger compartment of the respective car body. The respective upper pivot-roll joint can in turn be arranged in each case above the passenger compartment of the corresponding car body. Another option may be that the respective lower and / or upper joint between the center portal and the car body is arranged. The lower joint is placed below the upper joint.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass das untere Gelenk der ersten Gelenkverbindung zwischen dem Mittenportal und dem ersten Wagenkasten und das untere Gelenk der zweiten Gelenkverbindung zwischen dem Mittenportal und dem zweiten Wagenkasten konzentrisch angeordnet sind oder auf einer gemeinsamen Achse, insbesondere parallel zu einer Hochachse des Schienenfahrzeugs liegen. Zusätzlich oder alternativ können in einem wank- oder nickfreien Zustand des Schienenfahrzeugs auch das obere Schwenk-Wank-Gelenk der ersten Gelenkverbindung zwischen dem Mittenportal und dem ersten Wagenkasten und das obere Schwenk-Wank-Gelenk der zweiten Gelenkverbindung zwischen dem Mittenportal und dem zweiten Wagenkasten konzentrisch angeordnet sein oder auf einer gemeinsamen Achse, insbesondere parallel zu einer Hochachse des Schienenfahrzeugs liegen. A further embodiment provides that the lower joint of the first joint between the center portal and the first car body and the lower joint of the second joint between the center portal and the second car body are arranged concentrically or on a common axis, in particular parallel to a vertical axis of the rail vehicle lie. Additionally or alternatively, in a staggered or pitch-free condition of the rail vehicle, the upper pivot-roll joint of the first articulation between the center portal and the first body and the upper pivot-roll joint of the second articulation between the center portal and the second body can be concentric be arranged or lie on a common axis, in particular parallel to a vertical axis of the rail vehicle.
In einer weiteren Weiterbildung der Erfindung sind das untere Gelenk der ersten Gelenkverbindung zwischen dem Mittenportal und dem ersten Wagenkasten und das obere Schwenk-Wank-Gelenk der ersten Gelenkverbindung zwischen dem Mittenportal und dem ersten Wagenkasten so angeordnet, dass sie in einem wank- und nickfreien Zustand des ersten Wagenkastens zum Mittenportal auf einer Linie parallel zu einer Hochachse des Schienenfahrzeugs liegen. Analog können weitergebildet das untere Gelenk der zweiten Gelenkverbindung zwischen dem Mittenportal und dem zweiten Wagenkasten und das obere Schwenk-Wank-Gelenk der zweiten Gelenkverbindung zwischen dem Mittenportal und dem zweiten Wagenkasten so angeordnet sein, dass sie in einem wank- und nickfreien Zustand des zweiten Wagenkastens zum Mittenportal auf einer Linie parallel zu einer Hochachse des Schienenfahrzeugs liegen. Sind beide Gelenkverbindungen entsprechend angeordnet, liegen sie somit auf zueinander parallelen Linien oder gar, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, auf einer gemeinsamen Linie, insbesondere einer Hochachse des Schienenfahrzeugs. Damit sind Schwenkbewegungen der Gelenkverbindungen von möglichen Wank- oder Nickbewegungen weitestgehend entkoppelt. In a further development of the invention, the lower joint of the first articulated connection between the central portal and the first vehicle body and the upper pivot and roll joint of the first articulated connection between the center portal and the first vehicle body are arranged so that they are in a jerk and nickfreien condition of the first car body to the center portal lie on a line parallel to a vertical axis of the rail vehicle. Similarly, the lower joint of the second articulated connection between the center portal and the second vehicle body and the upper pivot-articulated joint of the second articulated connection between the center portal and the second vehicle body can be arranged so as to be in a roll-and-pitch-free state of the second vehicle body lie to the center portal on a line parallel to a vertical axis of the rail vehicle. If both articulated joints are arranged accordingly, they are thus on mutually parallel lines or even, according to an embodiment of the invention, on a common line, in particular a vertical axis of the rail vehicle. This pivotal movements of the joints of possible rolling or pitching movements are largely decoupled.
Das untere Gelenk kann im Sinne eines Ausgestaltungsbeispiels als Kalottenlager ausgeführt sein. Das Mittenportal umfasst eine Gelenkpfanne, in welche eine weitere Gelenkpfanne als Teil der Gelenkverbindung mit einem Wagenkasten drehbar gelagert ist. Die Gelenkverbindung mit dem anderen Wagenkasten umfasst dann eine Gelenkhüfte, welche in der weiteren Gelenkpfanne drehbar gelagert ist. Beide Gelenke sind insbesondere konzentrisch drehbar um dieselbe Hochachse angeordnet. Eine weitere Ausgestaltungsform des unteren Gelenks besteht darin, dass es einen Drehkranz umfasst, welcher mittels elastischer Elemente, beispielsweise Gummilager, am Mittenportal angeordnet ist. Der Drehkranz weist somit zumindest eine vorgegebene Verwindeweichheit auf. Der Drehkranz ist ansonsten verwindesteif ausgeführt und dient der Schwenkbewegung. Die notwendigen Bewegungsfreiheitsgrade zur Wank- und/oder Nickbewegung werden durch die elastischen Elemente gewährt. The lower joint can be designed as a spherical bearing in the sense of a design example. The center portal comprises a joint socket, in which a further joint socket is rotatably mounted as part of the joint connection with a car body. The articulation with the other car body then includes a joint hip, which is rotatably mounted in the further joint socket. Both joints are in particular arranged concentrically rotatable about the same vertical axis. Another embodiment of the lower joint is that it comprises a turntable, which is arranged by means of elastic elements, such as rubber bearings, on the center portal. The turntable thus has at least a predetermined Verwindweeichheit. The turntable is otherwise executed verwindesteif and serves the pivoting movement. The necessary degrees of freedom of movement for rolling and / or pitching motion are granted by the elastic elements.
Beispielhaft sei hier erwähnt, dass die Wagenkästen auch mittels elastischer Ausleger, welche eine vorgegebene Torsionsweichheit aufweisen, mit den Drehkränzen am Mittenportal verbindbar sind. By way of example, it should be mentioned here that the car bodies can also be connected to the turntables on the center portal by means of elastic arms which have a predetermined torsional softness.
Die elastischen Elemente sind, insbesondere in Längsrichtung des Schienenfahrzeugs, möglichst nahe an der Drehachse des unteren Lagers angeordnet. Sie können aber zur Verbindung des ersten Wagenkastens auf eine Seite des Schienenfahrzeugs leicht seitlich versetzt und zur Verbindung des zweiten Wagenkastens auf die andere Seite des Schienenfahrzeugs leicht seitlich versetzt angeordnet sein. The elastic elements are arranged as close as possible to the axis of rotation of the lower bearing, in particular in the longitudinal direction of the rail vehicle. However, they can be slightly laterally offset for connection of the first car body on one side of the rail vehicle and slightly laterally offset for connection of the second car body to the other side of the rail vehicle.
Gemäß einer weiteren Weiterbildung stehen der erste Wankwinkel und der zweite Wankwinkel in einem vorgegebenen Verhältnis zueinander. Für φ2 = ƒφ(φ1) und gegebenenfalls MW2 = ƒM(MW1) gilt somit φ2 = cφ·φ1 und gegebenenfalls MW2 = cM·MW1 mit cφ, cM = Konstante. cφ ist dabei beispielsweise ausgewählt aus einem Bereich von 0,5 bis 2, insbesondere von 0,8 bis 1,2. cM kann analog ausgewählt sein aus einem Bereich von 0,5 bis 2, insbesondere von 0,8 bis 1,2. Eine Weiterbildung sieht vor, dass cφ = 1. Der erste und zweite Wankwinkel sind also gleich groß. Gleichermaßen kann gelten cM = 1. Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich dadurch, dass das Verhältnis des ersten und zweiten Wankwinkels zueinander gleich ist einem Verhältniss der jeweiligen Abstände des ersten und zweiten Wagenkastens zur Mitte des Fahrwerks oder Drehgestells, so genannte Drehgestell-Mittenabstände, oder dass das Verhältnis des ersten und zweiten Wankwinkels zueinander gleich ist einem Verhältniss des Lichtraumbedarfs des ersten Wagenkastens zum Lichtraumbedarf des zweiten Wagenkastens. So kann ein Wagenkasten mit größerem Lichtraumbedarf im Vergleich zum anderen Wagenkasten, beispielsweise aufgrund seitlich herausragender Rückspiegel, einen geringeren Anteil an einem Gesamt-Wankwinkel aus dem ersten und dem zweiten Wankwinkel zugeteilt bekommen. According to a further development, the first roll angle and the second roll angle are in a predetermined relationship to one another. For φ 2 = ƒ φ (φ 1 ) and optionally M W2 = ƒ M (M W1 ), φ 2 = c φ · φ 1 and optionally M W2 = c M · M W1 with c φ , c M = constant. c φ is for example selected from a range of 0.5 to 2, in particular from 0.8 to 1.2. c M can be selected analogously from a range of 0.5 to 2, in particular from 0.8 to 1.2. A further development provides that c φ = 1. The first and second roll angle are therefore the same size. Similarly, c M = 1. Further embodiments of the invention result from the ratio of the first and second roll angles being equal to a ratio of the respective distances between the first and second car bodies to the middle of the chassis or bogies, so-called bogie centers. or that the ratio of the first and second roll angle to one another is equal to a ratio of the clear space requirement of the first car body to the light space requirement of second car body. Thus, a car body with greater clearance requirements compared to the other car body, for example, due to laterally outstanding rearview mirror, get a lower share of a total roll angle from the first and the second roll angle assigned.
Gemäß einer weiteren Weiterbildung der Erfindung ist das Mittenportal kurz im Vergleich zu den Wagenkästen. Es weist im Vergleich mit den Wagenkästen somit eine deutlich kleinere Länge in Fahrzeuglängsrichtung auf. Beispielsweise ist es nicht geeignet zur Anordnung von Sitzen zur Aufnahme von Fahrgästen. Es dient dann lediglich als Durchgang. Eine weitere Weiterbildung sieht vor, dass das Mittenportal eine kleinere Länge in Fahrzeuglängsrichtung aufweist als das Fahrwerk oder Drehgestell, auf welchem es sich abstützt, so dass beide Wagenkästen über dem gemeinsamen Drehgestell stehen, wenn sie eine gemeinsame Längsachse aufweisen, also nicht zum Mittenportal geschwenkt oder genickt sind. According to a further embodiment of the invention, the center portal is short compared to the car bodies. It has in comparison with the car bodies thus a much smaller length in the vehicle longitudinal direction. For example, it is not suitable for arranging seats for accommodating passengers. It then serves only as a passage. A further development provides that the center portal has a smaller length in the vehicle longitudinal direction than the chassis or bogie on which it is supported, so that both car bodies are above the common bogie, if they have a common longitudinal axis, so not pivoted to the center portal or are nodding.
Der erste und der zweite Wagenkasten eines weitergebildeten Schienenfahrzeugs sind frei von einer unmittelbaren Abstützung auf ein Fahrwerk oder Drehgestell. Beispielsweise sind sie jeweils an ihren Wagenkastenenden mit Mittenportalen verbunden und stützen sich über diese mittelbar auf deren Fahrwerke oder Drehgestelle ab. Die Wagenkästen zwischen den Mittenportalen sind dann sänftenartig abgestützt. The first and second car bodies of a trained rail vehicle are free of immediate support on a chassis or bogie. For example, they are each connected to their car body ends with center portals and are based on these indirectly on their chassis or bogies. The car bodies between the center portals are then supported like a litter.
Alternativ ist der erste und/oder der zweite Wagenkasten auf einer dem Mittenportal abgewandten Seite des Wagenkastens auf einem weiteren Fahrwerk, insbesondere einem Drehgestell abgestützt. Alternatively, the first and / or the second car body is supported on a side remote from the center portal side of the car body on another chassis, in particular a bogie.
Das Fahrwerk des Schienenfahrzeugs, auf welchem sich das Mittenportal abstützt ist insbesondere mit einer hohen Wanksteifheit ausgeführt. Diese kann beispielsweise durch eine Wankstütze erzielt werden. Das Fahrwerk kann auch Primärfedern aufweisen, welche mit einer hohen Wanksteifheit ausgeführt sind. The chassis of the rail vehicle on which the center portal is supported is designed in particular with a high roll stiffness. This can be achieved for example by a roll support. The chassis can also have primary springs, which are designed with a high roll stiffness.
Das Mittenportal ist weiterbildungsgemäß mittels Luftfedern als Sekundärfedern auf dem Fahrwerk oder dem Drehgestell abgestützt. The center portal is further education supported by means of air springs as secondary springs on the chassis or the bogie.
Bei der Verwendung von Luftfedern als Sekundärfedern werden die Radlastumverteilungen auch im Notbetrieb, also bei Ausfall der Luftfederung, durch die Erfindung begrenzt. When using air springs as secondary springs Radlastumverteilungen be limited even in emergency mode, ie in case of failure of the air suspension, by the invention.
Weitergebildet ist das Fahrwerk, auf welchem sich das Mittenportal abstützt, mit einer Niveauregulierung mit einer 4-Punkt-Steuerung ausgestattet. Further developed is the chassis, on which the center portal is supported, equipped with a level control with a 4-point control.
Sind weitere Fahrwerke vorgesehen, auf welchen sich der erste und/oder der zweite Wagenkasten auf einer dem Mittenportal abgewandten Seite des Wagenkastens abstützen, so können auch diese mit einer hohen Wanksteifheit ausgeführt sein, und/oder diese Fahrwerke können mit einer Niveauregulierung mit einer 4-Punkt-Steuerung ausgestattet sein. Wie oben kann die Wanksteifigkeit durch Wankstützen erzielt werden und/oder die Fahrwerke oder Drehgestelle des Schienenfahrzeugs weisen Primärfedern auf, welche mit einer hohen Wanksteifheit ausgeführt sind. Are further suspensions provided, on which the first and / or the second car body are supported on a side facing away from the center portal side of the car body, so they can be designed with a high roll stiffness, and / or these trolleys can with a level control with a 4- Be equipped with point control. As above, the roll stiffness can be achieved by anti-roll bars and / or the chassis or bogies of the rail vehicle have primary springs, which are designed with a high roll stiffness.
Weitergebildet sind sämtliche Fahrwerke oder Drehgestelle des Schienenfahrzeugs mit einer hohen Wanksteifheit ausgeführt und/oder mit einer Niveauregulierung mit einer 4-Punkt-Steuerung ausgestattet. Die Niveauregulierung erfolgt beispielsweise mittels Luftfedern oder hydropneumatisch. Further developed all chassis or bogies of the rail vehicle are designed with a high roll stiffness and / or equipped with a level control with a 4-point control. The level control is done for example by means of air springs or hydropneumatic.
Die Gelenkverbindungen der Wagenkästen mit dem Mittenportal sind über wenigstens eine Koppelvorrichtung, kurz Kopplung, miteinander gekoppelt. Wie oben bereits ausgeführt, werden dadurch die funktionellen Zusammenhänge zwischen den beiden Wankwinkeln φ1 und φ2 der Wagenkästen zum Mittenportal und/oder zwischen den beiden Wankstützmomenten MW1 und MW2 erzeugt. Kopplungen können mechanischer, hydraulischer oder elektromechanischer Art sein. The joints of the car bodies with the center portal are coupled to each other via at least one coupling device, short coupling. As already stated above, this produces the functional relationships between the two roll angles φ 1 and φ 2 of the car bodies to the center portal and / or between the two roll support moments M W1 and M W2 . Couplings can be mechanical, hydraulic or electromechanical.
Eine Kopplung mechanischer Art, welche auch als mechanisches Getriebe bezeichnet werden kann, bildet weitergebildet ein auf dem Mittelportal um eine Hochachse drehbar gelagerter, doppelseitiger Drehhebel. Dieser dient zur Übersetzung der Wankbewegungen des ersten Wagenkastens in eine entgegengesetzte Wankbewegung des zweiten Wagenkastens und ist entsprechend geeignet ausgebildet. A coupling of a mechanical nature, which may also be referred to as a mechanical transmission, further forms a double-sided rotary lever mounted rotatably about a vertical axis on the central portal. This is used to translate the rolling movements of the first car body in an opposite rolling motion of the second car body and is designed accordingly suitable.
Beispielsweise umfassen die Gelenkverbindungen zwischen den Wagenkästen und dem Mittenportal jeweils zumindest eine Lenkerstange, welche jeweils um eine Hochachse des Schienenfahrzeugs drehbar auf unterschiedlichen Seiten des Drehhebels gelagert sind und welche jeweils um eine Hochachse des Schienenfahrzeugs drehbar an den unterschiedlichen Wagenkästen gelagert sind. Anschaulich dient der Drehhebel als Umlenkung der Lenkerstangen. For example, the joints between the car bodies and the center portal each comprise at least one handlebar, which are each mounted rotatably about a vertical axis of the rail vehicle on different sides of the rotary lever and which are each mounted rotatably about a vertical axis of the rail vehicle to the different car bodies. Illustratively, the rotary lever serves as a deflection of the handlebars.
Dabei sind die Drehachsen, um welche eine Lenkerstange einerseits am Drehhebel und andererseits am Wagenkasten drehbar gelagert ist, nicht identisch, sie verlaufen jedoch parallel zueinander. Die Abstände der Drehachsen der Lenkerstangen zur Drehachse des Drehhebels sind jeweils ungleich null, insbesondere sind sie gleich groß oder in Abhängigkeit der Länge der Lenkerstangen gewählt, so dass sich ein vorgegebenes Verhältnis des ersten Wankwinkels zum zweiten Wankwinkel einstellt. The axes of rotation about which a handlebar is rotatably mounted on the one hand on the rotary lever and on the other hand on the car body, not identical, but they are parallel to each other. The distances between the axes of rotation of the handlebars to the axis of rotation of the rotary lever are each not equal to zero, in particular they are the same size or selected depending on the length of the handlebars, so that to set a predetermined ratio of the first roll angle to the second roll angle.
Um die Wagenkästen in einem wank- oder nickfreien Zustand der Wagenkästen zum Mittenportal auszurichten, kann wenigstens eine Lenkerstange längenverstellbar ausgebildet sein. Die Längenverstellbarkeit kann mechanisch, beispielsweise über ein Doppelgewinde, elektromotorisch oder hydraulisch, beispielsweise durch einen in die Lenkerstange integrierten und ihre Aufhängungspunkte teilenden Hydraulikzylinder, erfolgen. In order to align the car bodies in a tilt-free or nickfreien state of the car bodies to the center portal, at least one handlebar can be designed adjustable in length. The length adjustment can be done mechanically, for example via a double thread, by electric motor or hydraulically, for example by a hydraulic cylinder integrated in the handlebar and dividing its suspension points.
Zur Entkopplung von Schwenk- und Nickbewegungen kann der Drehhebel im Bereich einer Außenseite des Mittenportals angeordnet sein, wobei die Lagerung der Lenkerstangen an den Wagenkästen in einer mittigen Position des Mittenportals erfolgt. Die Drehachse, um welche eine Lenkerstange am Wagenkasten drehbar gelagert ist, liegt in einem schwenk-, wank- und nickfreien Zustand des Schienenfahrzeugs insbesondere in einer Längsmittenebene des Schienenfahrzeugs. For decoupling pivoting and pitching movements of the rotary lever may be arranged in the region of an outer side of the center portal, wherein the bearing of the handlebars to the car bodies takes place in a central position of the center portal. The axis of rotation about which a handlebar is rotatably mounted on the car body, is in a swivel, roll and nickfreien state of the rail vehicle, in particular in a longitudinal center plane of the rail vehicle.
Es kann auch ein weiterer Drehhebel auf der gegenüberliegenden Seite angeordnet sein. Er kann identisch ausgebildet und mit den Wagenkästen in gleicher Art und Weise verbunden sein. Diese symmetrische Anordnung erlaubt eine gleichmäßige Aufteilung der Kräfte am Portal. Da diese Anordnung statisch überbestimmt ist, erlaubt sie z.B. den Einsatz biegeschlaffer, d.h. elastischer Lenker, die im Wesentlichen nur Zugkräfte übertragen können. It can also be arranged another rotary lever on the opposite side. It can be identical and connected to the car bodies in the same manner. This symmetrical arrangement allows a uniform distribution of forces on the portal. Since this arrangement is statically over-determined, it allows e.g. the insert is slippery, i. elastic handlebar, which can transmit only tensile forces substantially.
Eine weitere mechanische Kopplung der Gelenkverbindungen ist beispielsweise durch ein Seilzugsystem realisierbar. Dabei sind die Lenkerstangen durch Seile oder Ketten ersetzt. Eine Seil- oder Kettenführung umfasst wenigstens eine drehbar auf dem Mittenportal gelagerte Umlenkrolle. Another mechanical coupling of the joints can be realized for example by a cable system. The handlebars are replaced by ropes or chains. A cable or chain guide comprises at least one guide roller mounted rotatably on the center portal.
Eine Variante der Kopplung der Gelenkverbindungen besteht darin, dass sie fluidisch gekoppelt sind. Die fluidische Kopplung ist insbesondere mittels Hydraulikzylindern, beispielsweise hydraulischen Gleichlaufzylindern ausgeführt. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass die Gelenkverbindungen elektromotorisch gekoppelt sind. A variant of the coupling of the joint connections is that they are fluidically coupled. The fluidic coupling is carried out in particular by means of hydraulic cylinders, for example hydraulic synchronized cylinders. Another possibility is that the joints are coupled by an electric motor.
Die Koppelvorrichtung oder Kopplung, über welche die Gelenkverbindungen der Wagenkästen mit dem Mittenportal miteinander gekoppelt sind, so dass eine Wankbewegung des ersten Wangenkastens zum Mittenportal um einen ersten Wankwinkel φ1 zu einer Wankbewegung des zweiten Wagenkastens zum Mittenportal um einen vorgegebenen, vom ersten Wankwinkel φ1 abhängigen, zweiten Wankwinkel φ2 = ƒφ(φ1) führt, umfasst gemäß einer weiteren Weiterbildung zumindest eine Dämpfungsvorrichtung zur Dämpfung einer Wankbewegung des ersten Wangenkastens zum Mittenportal und/oder zur Dämpfung einer Wankbewegung des zweiten Wagenkastens zum Mittenportal umfasst. The coupling device or coupling, via which the articulated joints of the car bodies are coupled to the center portal, so that a roll movement of the first cheek box to the center portal by a first roll angle φ 1 to a rolling motion of the second car body to the center portal to a predetermined, from the first roll angle φ 1st dependent, second roll angle φ 2 = ƒ φ (φ 1 ) leads comprises, according to a further development comprises at least one damping device for damping a roll movement of the first cheek box to the center portal and / or for damping a rolling motion of the second car body to the center portal.
Weitere Weiterbildungen der Erfindung sehen vor, dass die Kopplung der Gelenkverbindungen der Wagenkästen mit dem Mittenportal derart ausgebildet ist, dass ein vorgegebenes Verhältnis des ersten und des zweiten Wankwinkels zueinander einstellbar ist. Darüber hinaus kann sie oder wenigstens eine der Gelenkverbindungen eine Justiervorrichtung umfassen, um die Wagenkästen in einem wank- oder nickfreien Zustand der Wagenkästen zum Mittenportal zum Mittenportal hin auszurichten. Oben wurde dies bereits anhand des Beispiels der an einem doppelseitigen Drehhebel gelagerten Lenkerstangen veranschaulicht. Zur Ausrichtung der Wagenkästen ist wenigstens eine Lenkerstange längenverstellbar ausgebildet. Zum Einstellen des Verhältnisses der Wankwinkel kann der Drehhebel längenverstellbar ausgebildet sein, um wenigstens einen Abstand der Drehachse, um welche eine Lenkerstange drehbar am Drehhebel gelagert ist, zur Drehachse, um welche der Drehhebel am Mittenportal drehbar gelagert ist, zu variieren. Bei einer Hydraulik sind die Einstellung der Wankwinkel und/oder die Ausrichtung der Wagenkästen durch Hydraulikzylinder mit unterschiedlich großen Kolbenflächen zu erreichen. Auch die Ansteuerung von Elektromotoren gewährt die Einstellung der Wankwinkel und/oder die Ausrichtung der Wagenkästen. Further developments of the invention provide that the coupling of the articulated joints of the car bodies with the center portal is designed such that a predetermined ratio of the first and the second roll angle is adjustable relative to one another. In addition, it or at least one of the articulated joints may comprise an adjusting device to align the car bodies in a roll-or nickfreien state of the car bodies to the center portal to the center portal out. Above, this has already been illustrated by the example of the mounted on a double-sided rotary lever handlebars. For aligning the car bodies, at least one handlebar rod is adjustable in length. To set the ratio of the roll angle of the rotary lever may be adjustable in length to vary at least a distance of the rotation axis about which a handlebar is rotatably mounted on the rotary lever to the axis of rotation about which the rotary lever is rotatably mounted on the center portal. In a hydraulic adjustment of the roll angle and / or the alignment of the car bodies by hydraulic cylinders with different sized piston surfaces can be achieved. The control of electric motors granted the setting of the roll angle and / or the orientation of the car bodies.
Weitergebildet ist wenigstens die Gelenkverbindung des ersten Wagenkastens mit dem Mittenportal derart ausgebildet, dass sie eine Nickbewegung des ersten Wangenkastens zum Mittenportal ermöglicht. Beispielsweise umfasst die Gelenkverbindung ein unteres Gelenk und ein oberes Schwenk-Nick-Wank-Gelenk. Weitergebildet ist die Gelenkverbindung des zweiten Wagenkastens mit dem Mittenportal dann jedoch nicksteif ausgebildet, so dass der zweite Wagenkasten frei von einer Nickbewegung zum Mittenportal ist. Um Kosten bei der Herstellung zu sparen können die Gelenkverbindungen grundsätzlich gleich ausgebildet sein, also beispielsweise ein jeweils ein oberes Schwenk-Nick-Wank-Gelenk umfassen. Der Nickfreiheitsgrad ist dann zwischen dem zweiten Wagenkasten und dem Mittenportal beispielsweise mittels eines Längslenkers zu blockieren. Developed at least the articulation of the first car body with the center portal is designed such that it allows a pitching movement of the first cheek box to the center portal. For example, the hinge connection includes a lower hinge and an upper pivot pitch-roll joint. Developed is the articulation of the second car body with the center portal then formed but nicksteif, so that the second car body is free of a pitching motion to the center portal. In order to save costs in the production, the joint connections can in principle be of the same design, that is to say, for example, each comprise an upper pivot-nick-roll joint. The pitch degree of freedom is then to block between the second car body and the center portal, for example by means of a trailing arm.
Alternativ können auch die Gelenkverbindungen der Wagenkästen mit dem Mittenportal derart ausgebildet und miteinander gekoppelt sind, dass eine Nickbewegung des ersten Wangenkastens zum Mittenportal um einen ersten Nickwinkel zu einer Nickbewegung des zweiten Wagenkastens zum Mittenportal um einen vorgegebenen, vom ersten Nickwinkel abhängigen, zweiten Nickwinkel führt. Zur Kopplung sei auf die oben genannten Mittel verwiesen, insbesondere auf die mechanische Kopplung mittels eines Lemniskatenlenkers, welcher in liegend auf dem Mittenportal angeordnet sein kann. Die Nickwinkel können wiederum in einem vorgegebenen Verhältnis zueinander stehen. Insbesondere ist das Verhältnis von erstem Nickwinkel zu zweitem Nickwinkel eins. Bei der Einstellung der Nickwinkel können auch bauraumbedingte Bewegungseinschränkungen Berücksichtigung finden, so dass das Verhältnis der Nickwinkel von 1 abweicht. Alternativ kann das Verhältnis von erstem Nickwinkel zu zweitem Nickwinkel gleich sein einem Verhältnis von einem Fahrwerk- oder Drehgestell-Mittenabstand des ersten Wagenkastens zu einem Fahrwerk- oder Drehgestell-Mittenabstand des zweiten Wagenkastens, jeweils bezogen auf das Fahrwerk oder das Drehgestell, auf welches sich das Mittenportal abstützt. Darüber hinaus kann eine Dämpfungsvorrichtung zur Dämpfung einer Nickbewegung des ersten Wangenkastens zum Mittenportal und/oder zur Dämpfung einer Nickbewegung des zweiten Wagenkastens zum Mittenportal vorgesehen sein. Alternatively, the articulated connections of the car bodies with the center portal are designed and coupled to each other such that a pitching movement of the first cheek box to the center portal leads to a pitching movement of the second car body to the center portal by a predetermined second pitch angle dependent on the first pitch angle. For coupling reference is made to the above-mentioned means, in particular to the mechanical Coupling by means of a Lemniskatenlenkers, which can be arranged lying on the center portal. The pitch angles can in turn be in a predetermined relationship to each other. In particular, the ratio of the first pitch angle to the second pitch angle is one. When setting the pitch angle, space-related movement restrictions can also be taken into account so that the ratio of the pitch angle deviates from 1. Alternatively, the ratio of first pitch angle to second pitch angle may be equal to a ratio of a chassis or bogie center distance of the first car body to a chassis or bogie center distance of the second car body, respectively related to the chassis or the bogie to which the Center portal supported. In addition, a damping device for damping a pitching movement of the first cheek box to the center portal and / or for damping a pitching movement of the second car body may be provided to the center portal.
Gemäß einer weiteren Weiterbildung des erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs ist vorgesehen, dass es einen Stromabnehmer umfasst, welcher auf dem Mittenportal angeordnet ist. According to a further development of the rail vehicle according to the invention is provided that it comprises a current collector, which is arranged on the center portal.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Sie wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert, in denen jeweils ein Ausgestaltungsbeispiel dargestellt ist. Gleiche Elemente in den Figuren sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. The invention allows numerous embodiments. It will be explained in more detail with reference to the following figures, in each of which a design example is shown. Identical elements in the figures are provided with the same reference numerals.
In
Der erste Wagenkasten
In einem nick-, schwenk- und wankfreien Zustand verläuft eine Hochachse
Dazu weisen die Gelenkverbindungen zwischen den Wagenkästen
Die gegenseitige Kopplung der Gelenkverbindungen der Wagenkästen
Sind die Lenkerstangen
Die zu
Gemäß
Die Gelenkverbindungen in
Beim Koppelmechanismus des Ausführungsbeispiels der
Die Gelenkverbindungen der Ausführungsform der
Eine weitere Ausgestaltungsform gemäß
In
Gemäß
Analog zur Kopplung der Gelenkverbindungen bezüglich Wanken, kann auch die Kopplung der Gelenkverbindungen bezüglich Nicken fluidisch erfolgen, wie in
Gemäß dieser Ausgestaltung sind die unteren Gelenke
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