DE102015205283A1

DE102015205283A1 - Frontanordnung eines Schienenfahrzeugs sowie Verfahren zum Betreiben und Herstellen des Schienenfahrzeugs

Info

Publication number: DE102015205283A1
Application number: DE102015205283.4A
Authority: DE
Inventors: Landri Fel
Original assignee: Bombardier Transportation GmbH
Current assignee: Alstom Transportation Germany GmbH
Priority date: 2015-03-24
Filing date: 2015-03-24
Publication date: 2016-09-29

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Frontanordnung (1) eines Schienenfahrzeugs, wobei die Anordnung aufweist: – einen Teil einer tragenden Konstruktion (60) des Schienenfahrzeugs, – ein Aufprallelement (10) zum Aufnehmen einer Stoßkraft bei einem frontalen Aufprall einer Person oder eines Gegenstandes auf die Frontanordnung (1), wobei das Aufprallelement (10) beweglich an dem Teil der tragenden Konstruktion (60) angeordnet ist, – eine Sicherungseinrichtung (21, 22, 51) zum Sichern des Aufprallelements (10) in einer ersten, oberen Position, die das Aufprallelement (10) während eines Betriebes des Schienenfahrzeugs vor dem frontalen Aufprall einnimmt, wobei die Sicherungseinrichtung (21, 22, 51) ausgestaltet ist, beim Auftreten der Stoßkraft, die aufgrund des frontalen Aufpralls der Person oder des Gegenstandes auf das Aufprallelement (10) wirkt, das Aufprallelement (10) freizugeben, so dass sich das Aufprallelement (10) relativ zu dem Teil der tragenden Konstruktion (60) von der oberen Position in eine zweite, untere Position bewegt, in der das Aufprallelement (10) einen kleineren Abstand zum Boden (2) hat als in der oberen Position.

Description

Die Erfindung betrifft eine Frontanordnung eines Schienenfahrzeugs, ein Verfahren zum Betreiben eines Schienenfahrzeugs und ein Verfahren zum Herstellen eines Schienenfahrzeugs.
Aus EP 0 936 118 A1 ist eine Frontanordnung eines Schienenfahrzeugs bekannt. Zwischen einer Fahrerkabine und einem Gehäuse ist eine Vorrichtung zur Energieaufnahme eingefügt. Ein niedrig liegender Teil der Vorrichtung zur Energieaufnahme umfasst wenigstens eine Dämpfungsvorrichtung zur Energieaufnahme in der Längsrichtung der Fahrerkabine. Parallel zur Hinterseite der Fahrerkabine ist ein erster flacher Ring angeordnet und parallel zur Vorderseite des Fahrgastraums ist ein zweiter flacher Ring angeordnet. Der erste und der zweite flache Ring sind an ihrem oberen Teil mit Drehelementen verbunden, die eine Drehachse radial zur Fahrerkabine definieren, welche teilweise oberhalb der Fahrerkabine angeordnet ist. Der untere Teil des ersten flachen Rings und weitere damit verbundene Teile der Fahrerkabine sind geeignet, in Bezug auf die zur Fahrerkabine radiale Drehachse zu drehen, wobei der zweite flache Ring fest und angelehnt an dem den Fahrgastraum bildenden Gehäuse bleibt. Die Anordnung dient dazu, eine Verformung der Fahrerkabine bei einem frontalen Stoß zu vermeiden.
Bei einem Aufprall einer Person oder eines Gegenstandes auf die Front des Schienenfahrzeugs, insbesondere einer Straßenbahn, kann es zu einer Beschädigung des Schienenfahrzeugs kommen. Bei Aufprallgeschwindigkeiten von wenigen Kilometern pro Stunde soll nennenswerter Schaden, insbesondere eine Beschädigung tragender Teile und eine Zerstörung von Anbauteilen im Frontbereich, vermieden werden. Es sind daher, wie z.B. in der EP 0 936 118 A1 beschrieben, Stoßverzehrelemente vorgesehen, die Stoßenergie unter reversibler Verformung aufnehmen. Für größere Aufprallgeschwindigkeiten und größere Stoßenergie ist darüber hinaus die Verwendung von irreversibel verformbaren Stoßverzehrelementen bekannt.
Insbesondere wenn eine Person mit einer Straßenbahn oder einem anderen leichten Schienenfahrzeug kollidiert, besteht eine große Verletzungsgefahr für die Person darin, dass sie unter den Frontbereich gelangt und anschließend mit nicht verformbaren Teilen kollidiert, wie z.B. dem vorderen Drehgestell. Von Vorteil ist daher die Verwendung von Deflektoren, die den Körper der Person oder einen Gegenstand von dem Drehgestell fernhalten. Um die Deflektoren nicht während des normalen Fahrbetriebes mit auf dem Boden der Fahrstrecke liegenden kleineren Gegenständen kollidieren zu lassen, können die Deflektoren bei einem frontalen Aufprall mechanisch oder elektrisch freigegeben und ausgefahren werden. Dies ist jedoch mit zusätzlichem Aufwand für die Herstellung und Konstruktion verbunden. Außerdem muss gewährleistet werden, dass der Deflektor bei einem frontalen Aufprall zuverlässig ausgefahren wird.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Frontanordnung eines Schienenfahrzeugs, ein Verfahren zum Betreiben eines Schienenfahrzeugs anzugeben und/oder ein Verfahren zum Herstellen eines Schienenfahrzeugs anzugeben, die bei geringem Aufwand und zuverlässig verhindern, dass Personen und Gegenstände ähnlicher Größe unter den Frontbereich des Schienenfahrzeugs und insbesondere bis zu einem Drehgestell gelangen.
Es wird vorgeschlagen, ein Aufprallelement, das bei einem frontalen Aufprall einer Person oder eines Gegenstandes eine Stoßkraft erfährt, beweglich an der tragenden Konstruktion des Schienenfahrzeugs anzuordnen und eine erste, obere Position des Aufprallelements zu sichern. Aufgrund dieser Sicherung verlässt das Aufprallelement während des normalen Betriebes, wenn kein Aufprall stattfindet, die obere Position nicht. Bei einem frontalen Aufprall dagegen wird das Aufprallelement freigegeben und kann sich nach unten in eine zweite, untere Position bewegen, in der das Aufprallelement einen kleineren Abstand zum Boden hat als in der oberen Position. Dadurch wird der Abstand insbesondere so weit reduziert, dass eine Person oder ein Gegenstand ähnlicher Größe jedenfalls nicht vollständig unter den Frontbereich des Schienenfahrzeugs gelangen kann. Insbesondere ist eine zum Beispiel durch die Konstruktion der Sicherungseinrichtung bedingte, vorgegebene Mindest-Aufprallkraft (entsprechend einer gegebenenfalls vorgegebenen Stärke einer Freigabekraft) erforderlich, damit die Sicherungseinrichtung das Aufprallelement für eine Bewegung nach unten freigibt.
Bei Straßenbahnen sind insbesondere Aufprallelemente bekannt, die als Stoßbügel ausgestaltet sind, welche sich in etwa horizontaler Richtung quer zur Fahrtrichtung erstrecken. Häufig sind die Stoßbügel gekrümmt und symmetrisch zur Fahrzeugmittelachse, wobei sich der mittlere Bereich des Stoßbügels in Fahrtrichtung am weitesten vorne befindet und die Enden des Stoßbügels an der rechten und linken Seite in Fahrtrichtung weiter hinten liegen, d.h. der Stoßbügel ist konvex gekrümmt. Insbesondere im Bereich der Enden des Stoßbügels kann dieser jeweils über eine Mechanik an der tragenden Konstruktion des Fahrzeugs befestigt sein. Bevorzugt wird jedoch, dass diese Befestigung beweglich ist und z.B. über jeweils zumindest ein Stoßverzehrelement verfügt. Bei einem Aufprall wirken daher Stoßkräfte auf das Aufprallelement und die entsprechende Stoßenergie wird zumindest teilweise von dem zumindest einen Stoßverzehrelement aufgenommen.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass das Aufprallelement einerseits zum Aufnehmen von frontalen Stoßkräften zur Verfügung steht und andererseits bei einem frontalen Aufprall in eine Position gelangt, in der Personen und vergleichbar große Gegenstände von dem Raum unterhalb des Frontbereichs ferngehalten werden. Es ist daher kein zusätzlicher Deflektor erforderlich, der entfernt von dem Aufprallelement angeordnet ist und separat betätigt werden muss. Die auf das Aufprallelement wirkende Stoßkraft löst die Bewegung des Aufprallelements nach unten aus. Es ist daher nicht erforderlich, eine solche Stoßkraft z.B. durch Sensoren zu detektieren und einen separat von dem Aufprallelement vorgesehenen Deflektor zu aktivieren. Insbesondere ist es daher möglich, dass der in Fahrtrichtung am weitesten vorne gelegene Bereich des Schienenfahrzeugs verhältnismäßig hoch über den Schienen liegt. Auf diese Weise kann der Fahrer, aber auch das Fahrzeug besser vor den Folgen eines Aufpralls geschützt werden. Dennoch kann verhindert werden, dass Personen unter das Fahrzeug gelangen.
Insbesondere bewirkt die auf das Aufprallelement wirkende Stoßkraft eine Bewegung des Aufprallelements nach hinten, in Richtung der Stoßkraft oder mit einer Bewegungskomponente in Richtung der Stoßkraft. Durch die Bewegung nach hinten kann das Aufprallelement in einfacher Weise für die Bewegung nach unten freigegeben werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Aufprallelement sich bei der Bewegung nach unten im Vergleich zu seiner Position vor dem Aufprall auch nach hinten bewegen. Beispiele werden unter Bezugnahme auf Figuren noch beschrieben.
Es ist daher insbesondere möglich, dass das Aufprallelement ohne jegliche aktive Bewegungseinrichtungen, die z. B. Sensoren zur Detektion des Aufpralls benötigen, in die untere Position gelangt. Nicht benötigte aktive Bewegungseinrichtungen sind z. B. elektrische, hydraulische und/oder pneumatische Aktuatoren, mechanisch vorgespannte Einrichtungen, deren gespeicherte potentielle Energie freigesetzt wird und Einrichtungen, die eine Bewegung durch Entspannung von unter Druck stehenden Gasen bewirken.
Vorzugsweise ist mit dem Aufprallelement eine Frontabdeckung verbunden, die wie auch das Aufprallelement Bestandteil der Frontanordnung ist und die einen Teil einer frontalen Außenoberfläche des Schienenfahrzeugs bildet. Die Frontabdeckung bewegt sich gemeinsam mit dem Aufprallelement nach unten, wenn sich das Aufprallelement von der oberen Position in die untere Position bewegt. Eine solche bewegliche Frontabdeckung hat den Vorteil, dass wie z.B. bei Straßenbahnen üblich eine Fronthülle mit glatten Oberflächen und großen Krümmungsradien gebildet werden kann. Auch kann die Form der Frontabdeckung so gewählt werden, dass sie als Deflektor für aufprallende Personen und Gegenstände wirkt. Z.B. ist die Frontabdeckung in ihrem Verlauf in horizontaler Richtung gekrümmt, sodass aufprallende Personen und Gegenstände in vielen Fällen seitlich abgelenkt werden. Eine glatte Außenoberfläche der Frontabdeckung ist außerdem für aufprallende Personen und Gegenstände günstiger als das Aufprallelement, welches zum Beispiel Oberflächenverläufe mit kleinen Krümmungsradien und vorspringende Bereiche aufweist. Die Frontabdeckung kann je nach Design des Schienenfahrzeugs unterschiedlich gestaltet werden, ohne die Konstruktion des Aufprallelements und die sonstige Konstruktion der Frontanordnung ändern zu müssen. Die Erfindung vergrößert daher die Freiheiten bei der ästhetischen Gestaltung des Frontbereichs eines Schienenfahrzeugs.
Besonders bevorzugt wird, dass das Aufprallelement mit einer daran befestigten Frontabdeckung außerdem mit zumindest einem Stoßverzehrelement kombiniert ist, wobei sich bei der Bewegung des Aufprallelements von der oberen Position in die untere Position nicht nur die Frontabdeckung, sondern auch das zumindest eine Stoßverzehrelement mitbewegt. Auch wenn das Aufprallelement nicht mit einer Frontabdeckung kombiniert ist, wird bevorzugt, dass das Aufprallelement über zumindest ein Stoßverzehrelement mit der tragenden Konstruktion, nämlich dem Teil der tragenden Konstruktion, der zur Frontanordnung gehört, verbunden ist. Stoßkräfte werden daher über das Aufprallelement in das zumindest eine Stoßverzehrelement abgeleitet. Bei dem zumindest einen Stoßverzehrelement handelt es sich vorzugsweise um ein reversibel verformbares Element. Besonders bevorzugt wird, dass jede Verbindung des Aufprallelements zu der tragenden Konstruktion eine Kombination von zumindest zwei verschiedenen Stoßverzehrelementen aufweist, von denen eines ein reversibel verformbares und von denen eines ein nicht reversibel verformbares Stoßverzehrelement ist.
Vorzugsweise hat ein unterer Rand der Frontabdeckung einen Abstand zum Boden von weniger als 10 cm, insbesondere von weniger als 5 cm, wenn sich das Aufprallelement in der unteren Position befindet. Dadurch wird gewährleistet, dass Personen und Körperteile nicht in den Bereich des Drehgestells des Fahrzeugs gelangen können. Der untere Teil der Frontabdeckung wirkt als Deflektor. Der untere Teil der Frontabdeckung erstreckt sich vorzugsweise über mehr als drei Viertel und insbesondere über mehr als neun Zehntel der Breite des Schienenfahrzeugs im Frontbereich.
Insbesondere hat das Stoßverzehrelement eine Bewegungsachse, in deren Richtung sich das Aufprallelement bewegt, wenn das Stoßverzehrelement Stoßenergie bei dem frontalen Aufprall aufnimmt. Dabei verläuft die Bewegungsachse in Richtung des Aufprallelements ansteigend (d.h. von hinten unten nach vorne oben), wenn sich das Aufprallelement in der oberen Position befindet. Wenn sich das Aufprallelement dagegen in der unteren Position befindet, verläuft die Bewegungsachse bei geringerer Steigung in Richtung des Aufprallelements nach oben, verläuft in horizontaler Richtung oder verläuft abfallend in Richtung des Aufprallelements nach unten. Bevorzugt wird ein Verlauf in horizontaler Richtung, wenn sich das Aufprallelement in der unteren Position befindet. Bei horizontaler Ausrichtung der Bewegungsachse kann die Stoßenergie in optimaler Weise aufgenommen werden. Dabei bezieht sich der Begriff „horizontal“ auf den Fall, dass das Fahrzeug in ebenem Gelände fährt. Z. B. bei einer Fahrt bergauf ist die Bewegungsachse entsprechend der Steigung der Strecke (mit größerer Steigung) nach oben ansteigend in Richtung Aufprallelement ausgerichtet. Dieses Konzept der sich nach unten drehenden Bewegungsachse und/oder Ausgestaltungen einer Bewegungsmechanik, die diese Bewegung ermöglicht, können auch realisiert werden, wenn nicht ein Aufprall die Bewegung freigibt.
Generell hat die weiter oben liegende Position des Aufprallelements, bevor ein Aufprall stattfindet, insbesondere beim Aufprall von Personen, den Vorteil, dass sie näher an der Höhenposition des Schwerpunkts der Person liegt. Das Aufprallelement ist daher für einen Aufprall mit erstem Kontakt zwischen Person/Gegenstand und Frontanordnung ausgelegt, der höher als üblich liegt. Dennoch nimmt das Aufprallelement die Stoßkraft während des weiteren Verlaufs des Aufprallvorganges in optimaler Weise auf, denn Personen fallen durch den Aufprall in der Regel, wodurch sich ihr Schwerpunkt nach unten verlagert. Insbesondere, wie im Folgenden noch beschrieben wird, kann das Aufprallelement so ausgestaltet sein, dass es bei dem ersten Kontakt beginnt, nach hinten, entgegen der Fahrtrichtung, auszuweichen und sich dann nach unten zu bewegen. Das Aufprallelement, insbesondere mit daran befestigter Frontabdeckung, folgt daher in optimaler Weise der aufprallenden Person und weicht dieser zumindest zu Beginn des Aufprallvorganges sogar aus.
Insbesondere wird Folgendes vorgeschlagen: Eine Frontanordnung eines Schienenfahrzeugs, wobei die Anordnung aufweist:

– einen Teil einer tragenden Konstruktion des Schienenfahrzeugs,
– ein Aufprallelement zum Aufnehmen einer Stoßkraft bei einem frontalen Aufprall einer Person oder eines Gegenstandes auf die Frontanordnung, wobei das Aufprallelement beweglich an dem Teil der tragenden Konstruktion angeordnet ist,
– eine Sicherungseinrichtung zum Sichern des Aufprallelements in einer ersten, oberen Position, die das Aufprallelement während eines Betriebes des Schienenfahrzeugs vor dem frontalen Aufprall einnimmt,

Ferner wird vorgeschlagen: Ein Verfahren zum Betreiben eines Schienenfahrzeugs, wobei:

– ein Aufprallelement zum Aufnehmen einer Stoßkraft bei einem frontalen Aufprall einer Person oder eines Gegenstandes auf eine Front des Schienenfahrzeugs, das relativ zu einer tragenden Konstruktion des Schienenfahrzeugs von oben nach unten beweglich ist, mitgeführt wird,
– eine erste, obere Position des Aufprallelements, die das Aufprallelement während eines Betriebes des Schienenfahrzeugs vor dem frontalen Aufprall einnimmt, gesichert wird,
– beim Auftreten der Stoßkraft, die aufgrund des frontalen Aufpralls der Person oder des Gegenstandes auf das Aufprallelement wirkt, das Aufprallelement freigeben wird, so dass sich das Aufprallelement relativ zu der tragenden Konstruktion von der oberen Position in eine zweite, untere Position bewegt, in der das Aufprallelement einen kleineren Abstand zum Boden hat als in der oberen Position.

Außerdem wird vorgeschlagen: Ein Verfahren zum Herstellen eines Schienenfahrzeugs, mit folgenden Schritten:

– Anordnen eines Aufprallelements zum Aufnehmen einer Stoßkraft bei einem frontalen Aufprall einer Person oder eines Gegenstandes auf die Frontanordnung an einem Teil einer tragenden Konstruktion des Schienenfahrzeugs, wobei das Aufprallelement beweglich an dem Teil der tragenden Konstruktion angeordnet wird,
– Anordnen einer Sicherungseinrichtung zum Sichern des Aufprallelements in einer ersten, oberen Position, die das Aufprallelement während eines Betriebes des Schienenfahrzeugs vor dem frontalen Aufprall einnimmt,

Ausgestaltungen der Verfahren zum Betreiben und Herstellen des Schienenfahrzeugs ergeben sich aus der entsprechenden Beschreibung der Frontanordnung.
Es gibt verschiedene Ausgestaltungen der Sicherungseinrichtung, die das Aufprallelement in der oberen Position gegen eine unbeabsichtigte Bewegung nach unten sichert. Eine Möglichkeit ist es, eine Bewegungsmechanik, die eine Bewegung des Aufprallelements von oben nach unten relativ zur tragenden Konstruktion ermöglicht, durch die Sicherungseinrichtung zu blockieren und die Blockade bei einem Aufprall aufzuheben. Bevorzugt wird jedoch, dass das Aufprallelement direkt oder indirekt von einer Halterung der Sicherungseinrichtung in der oberen Position gehalten wird. Der Begriff Halterung bedeutet insbesondere, dass zumindest ein Teil der Gewichtskraft des Aufprallelements und optional damit verbundener Teile von der Halterung aufgenommen wird. Die Halterung trägt daher das Aufprallelement in der oberen Position allein oder in Kombination mit weiteren tragenden Elementen.
Eine Möglichkeit einer solchen Halterung besteht in einer elektrisch oder elektromechanisch oder elektromagnetisch ausgeführten Halterung. In diesen Fällen ist es insbesondere möglich, dass ein Sensor den Aufprall auf die Front des Schienenfahrzeugs detektiert und das entsprechende Sensorsignal das Entkoppeln von der Halterung auslöst, sodass sich das Aufprallelement bevorzugt allein aufgrund seiner Gewichtskraft nach unten bewegt. Alternativ oder zusätzlich kann ein Antrieb vorgesehen sein, der die Bewegung des Aufprallelements nach unten antreibt. Dadurch kann das Aufprallelement noch schneller in die untere Position gelangen.
Aus Gründen einer einfachen Ausgestaltung wird ferner bevorzugt, dass die Halterung eine rein mechanische Halterung ist. Besonders bevorzugt wird, dass die Stoßkraft zum Beginn des Aufprallvorganges das Aufprallelement in Fahrtrichtung nach hinten bewegt und dadurch aus der von der Halterung gesicherten Position herausbewegt. Danach können die Gewichtskräfte das Aufprallelement nach unten in die untere Position bewegen. Alternativ kann die Stoßkraft z.B. zu Beginn des Aufprallvorganges das Aufprallelement von der Halterung abreißen. In diesem Fall existiert z.B. eine Sollbruchstelle einer Halteverbindung zwischen dem Aufprallelement und dem tragenden Teil der Konstruktion, an der die Halterung das Aufprallelement in der oberen Position hält.
Allgemeiner formuliert weist die Sicherungseinrichtung eine Halterung auf, die das Aufprallelement mittelbar oder unmittelbar in der oberen Position hält, wobei die bei dem frontalen Aufprall auf das Aufprallelement wirkende Stoßkraft das Aufprallelement von der Halterung entkoppelt.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Sicherungseinrichtung ein verformbares Element auf, das das Aufprallelement direkt oder indirekt gegen die Halterung presst und das bei dem frontalen Aufprall verformt wird und dadurch das Aufprallelement von der Halterung freigegeben wird. Daher stellt das verformbare Element auch ein Stoßverzehrelement dar. Das verformbare Element kann ein plastisch verformbares Element sein. Bevorzugt wird jedoch ein elastisch verformbares Element, da dieses wieder verwendbar ist. Auf Ausführungsbeispiele (wie z.B. eine elastische Membran) wird anhand der Figuren später eingegangen.
Auch wird in den Figuren auf unterschiedliche Ausführungsformen der Bewegungsmechanik eingegangen, die die Bewegung des Aufprallelements aus der oberen Position in die untere Position ermöglicht und insbesondere führt.
Insbesondere ist das verformbare Element derart mit dem Aufprallelement gekoppelt und wird aufgrund der Stoßkraft derart verformt, dass das Aufprallelement in eine rückwärtige Richtung bewegt wird, wobei die Bewegung in die rückwärtige Richtung zumindest eine Bewegungskomponente in Richtung der Stoßkraft hat.
Insbesondere ist die Kombination des Aufprallelements mit der Frontabdeckung und dem zumindest einen Stoßverzehrelement über zumindest eine schwenkbare Verbindung mit dem Teil der tragenden Konstruktion verbunden, der zu der Frontanordnung gehört, insbesondere mit einer Unterrahmen-Struktur des Wagenkastens im Bereich der Frontanordnung. Die zumindest eine Verbindung erlaubt insbesondere eine Schwenkbewegung, in der das Aufprallelement von der oberen in die untere Position bewegt wird, wobei sich das Aufprallelement bei der Bewegung nach unten im Vergleich zu seiner Position vor dem Aufprall optional, je nach Ausgestaltung der schwenkbaren Verbindung, auch nach hinten bewegen kann. Vorzugsweise ist zumindest eine Verbindung gelenkig oder auf andere Weise beweglich (z.B. über eine Kulissenführung) mit einem ersten Bereich eines Stoßverzehrelements der Kombination verbunden. Dieser erste Bereich ist vorzugsweise ortsfest oder annähernd ortsfest, wenn sich das Aufprallelement in der unteren Position befindet und über das Aufprallelement eine Stoßkraft in das Stoßverzehrelement eingeleitet wird. Ein anderer, zweiter Bereich des Stoßverzehrelements bewegt sich dabei relativ zu dem ersten Bereich, um eine insbesondere reversible Verformung zu bewirken. Übliche reversible Stoßverzehrelemente sind z.B. als Kolben-/Zylindereinheit konstruiert. In diesem Fall ist z.B. der andere Bereich der Kolben und ist die bewegliche Verbindung zur tragenden Konstruktion des Schienenfahrzeugs mit dem Zylinder verbunden. Insbesondere ist die bewegliche Verbindung auch beweglich mit dem tragenden Teil verbunden, z.B. über ein Gelenk oder eine Führung. Dies ist jedoch nicht zwingend der Fall, da es bei entsprechender Konstruktion ausreicht, die Verbindung zu der Kombination beweglich auszugestalten, z.B. über eine Führung. In diesem Fall ist die Verbindung nicht selbst schwenkbar, sondern lediglich die Kombination. Allgemein formuliert kann das eine der beweglich miteinander zu verbindenden Teile die Führung aufweisen und das andere Teil z.B. ein Gleitelement oder eine Rolle, das/die durch die Führung beweglich geführt ist. Die Führung kann z. B. eine Kulissenführung mit einer Nut oder eine Rollenführung sein. Der Begriff Schwenkbewegung schließt verschiedene Fälle mit ein. Z.B. kann sich die Kombination um eine nicht ortsfeste oder um eine ortsfeste Rotationsachse drehen, um die Schwenkbewegung auszuführen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Die einzelnen Figuren der Zeichnung zeigen:
1 eine schematische seitliche Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Frontbereichs eines Schienenfahrzeuges mit einer Frontanordnung, wobei sich eine Kombination eines Aufprallelement mit einer Frontabdeckung und einem Stoßverzehrelement in einer ersten Position befindet,
2 den Frontbereich aus 1 in einer ersten Phase eines Kollisionsprozesses mit einer Person, wobei sich die bewegliche Einrichtung in einer Zwischenposition befindet und sich die Kombination aufgrund des Aufpralls entgegengesetzt zur Fahrtrichtung bewegt hat und daher von einer Halterung freigegeben wird,
3 den Frontbereich aus 1 und 2, wobei sich die Kombination aufgrund ihrer Gewichtskraft nach unten bewegt hat und eine Bewegungsachse des Stoßverzehrelements in dieser unteren Position des Aufprallelements horizontal in Fahrtrichtung ausgerichtet ist,
4 eine schematische seitliche Ansicht eines Teilbereichs einer Frontanordnung ähnlich der in 1 bis 3, wobei jedoch die genannte Kombination über eine andere Art von Verbindung, nämlich Gelenkarme, beweglich mit der tragenden Konstruktion des Schienenfahrzeugs verbunden ist und wobei sich das Aufprallelement unmittelbar vor einem frontalen Aufprall in der oberen Position befindet,
5 den Frontbereich aus 6, wobei sich das Aufprallelement in die untere Position bewegt hat,
6 eine schematische seitliche Ansicht eines Teilbereichs einer Frontanordnung ähnlich der in 1 bis 5, wobei jedoch die genannte Kombination über eine andere Art von Verbindung, nämlich zwei Führungen mit davon beweglich geführten Rollen, beweglich mit der tragenden Konstruktion des Schienenfahrzeugs verbunden ist und wobei sich das Aufprallelement unmittelbar vor einem frontalen Aufprall in der oberen Position befindet,
7 den Frontbereich aus 6, wobei sich das Aufprallelement in die untere Position bewegt hat,
8 eine schematische seitliche Ansicht eines Teilbereichs einer Frontanordnung ähnlich der in 1 bis 7, wobei jedoch die genannte Kombination von einer anderen Sicherungseinrichtung, insbesondere einer Halterung mit Sollbruchstelle, in der oberen Position an der tragenden Konstruktion des Schienenfahrzeugs gesichert wird und wobei die bewegliche Verbindung zu der tragenden Konstruktion insbesondere wie in 1 bis 7 ausgeführt sein kann,
9 den Frontbereich aus 8, wobei sich das Aufprallelement in die untere Position bewegt hat,
10 eine schematische seitliche Ansicht eines Teilbereichs einer Frontanordnung ähnlich der in 1 bis 9, wobei jedoch die genannte Kombination von einer anderen Sicherungseinrichtung, z.B. einer Sicherungseinrichtung mit Elektromagnet, in der oberen Positionen an der tragenden Konstruktion des Schienenfahrzeugs gesichert wird und wobei die bewegliche Verbindung zu der tragenden Konstruktion insbesondere wie in 1 bis 7 ausgeführt sein kann,
11 den Frontbereich aus 10, wobei sich das Aufprallelement in die untere Position bewegt hat,
12 eine dreidimensionale Teil-Darstellung eines Frontbereichs eines Schienenfahrzeugs mit einer Frontanordnung wie in 1 bis 11,
13a–d zeigen die in 1 bis 3 dargestellte Kombination und eine Halterung zum Halten der Kombination in einer aktuellen Position, wobei anhand der Figuren ein Anheben des Aufprallelements erläutert wird, um z.B. das Fahrzeug an der Front mit einer nicht dargestellten Kopplungsvorrichtung an ein anderes Fahrzeug anzukoppeln
Die in 1 gezeigte Frontanordnung 1 eines Schienenfahrzeugs weist eine Frontscheibe 3 mit einer Scheibenwischeranlage 4 auf. Ein Teil der tragenden Konstruktion 60 des Schienenfahrzeugs, z. B. eines Wagenkastens, ist in 1 lediglich schematisch dargestellt. Links in der Figur, am frontalen Ende der Frontanordnung 1 befindet sich eine Frontabdeckung 14, die im Frontbereich den unteren Teil der Außenoberfläche bildet. Die Frontabdeckung 14 verläuft in der dargestellten Seitenansicht von oben nach unten entlang einer gekrümmten Kontur, die im unteren Endbereich 11 der Frontabdeckung 14 nach unten abknickt. Dieser untere Endbereich 11 bildet einen Deflektor, der es verhindert, dass Personen oder Gegenstände ähnlicher Größe wie Personen in den Bereich unter der Frontanordnung gelangen. Die Frontabdeckung ist an einem Aufprallelement 10 befestigt, bei dem es sich (wie auch die dreidimensionale Darstellung der 12 zeigt) um einen Stoßbügel handelt. Das Aufprallelement 10 ist an seiner nach vorn weisenden Außenoberfläche mit der Frontabdeckung 14 verbunden. Wie auch die Frontabdeckung 14 erstreckt sich der Stoßbügel konvex gekrümmt entlang der horizontalen Richtung, die quer zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs verläuft. An seiner Rückseite ist das Aufprallelement an zwei Stellen (die in 12 dargestellten Stellen rechts und links der Frontanordnung im Endbereich des Stoßbügels) mit einem reversibel verformbaren Stoßverzehrelement 30 verbunden. Die Stoßverzehrelemente 30a, 30b (12) sind insbesondere symmetrisch zu einer vertikalen Mittelebene des Schienenfahrzeugs an der Rückseite des Aufprallelements 10 befestigt. In 1 ist nur ein Stoßverzehrelement 30 zu erkennen.
Das Aufprallelement 10 kann optional so ausgestaltet sein, dass es bei einem sehr starken Aufprall Stoßenergie unter irreversibler Verformung aufnimmt. Ferner kann das Stoßverzehrelement 30 so ausgestaltet sein, dass es bei einem mittelstarken Aufprall Stoßenergie durch irreversible Verformung aufnimmt. Bei einem weniger starken Aufprall dagegen nimmt das reversibel verformbare Stoßverzehrelement 30 die Stoßenergie unter reversibler Verformung auf. Auf die Möglichkeit eines zusätzlichen reversibel verformbaren Stoßverzehrelements zur Aufnahme sehr kleiner Stoßenergie, insbesondere bei einem Aufprall einer Person bei Fahrgeschwindigkeiten bis zu 5 km/h, wird noch näher eingegangen. In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weist das reversibel verformbare Stoßverzehrelement 30 einen Kolben 31 auf, der an seinem in Fahrtrichtung vorne liegenden Ende mit dem Aufprallelement 10 verbunden ist und der in seinem in Fahrtrichtung hinten liegenden Endbereich mit einem Zylinder 40 des Stoßverzehrelements 30 zusammen wirkt. Durch Relativbewegung von Kolben 31 und Zylinder 40 in Richtung einer Bewegungsachse 26 wird unter reversibler Verformung Stoßenergie aufgenommen und insbesondere in Wärme umgewandelt. Im Ausführungsbeispiel ist der Kolben 31 mit dem Aufprallelement 10 verbunden. Es ist jedoch alternativ möglich, dass der Zylinder mit dem Aufprallelement verbunden ist.
In dem in 1 gezeigten Zustand befindet sich das Stoßverzehrelement 30 in einer Stellung, in der seine Bewegungsachse 26 mit einer horizontal in Fahrtrichtung verlaufenden Fahrzeugachse 41 einen Winkel 42 einschließt, der z.B. mindestens 5°, vorzugsweise mindestens 10°, und höchstens 25°, vorzugsweise höchstens 20°, beträgt. Daher hat das Aufprallelement 10 einen größeren Abstand zum Boden 2 als der Zylinder 40.
Die in 1 dargestellte Anordnung stellt lediglich ein Ausführungsbeispiel für das Konzept mit mehreren Möglichkeiten der reversiblen Verformung und mindestens einer Möglichkeit der irreversiblen Verformung dar. Allgemein formuliert ist das Aufprallelement mit einem ersten, insbesondere elastisch verformbaren Stoßverzehrelement verbunden, das zu Beginn eines Aufpralls und bei einem Aufprall mit geringer Stoßenergie diese Stoßenergie vollständig aufnimmt. Das erste Stoßverzehrelement (im Ausführungsbeispiel der 1 mit den Bezugszeichen 51 und 90 bezeichnet, wie noch näher beschrieben wird) ist insbesondere am in Fahrtrichtung hinteren Ende eines zweiten Stoßverzehrelements ausgebildet, das eine Bewegungsachse hat, in deren Richtung sich das Aufprallelement bewegt, wenn das Stoßverzehrelement Stoßenergie bei dem frontalen Aufprall aufnimmt. Diese Bewegungsachse ist insbesondere auch die Bewegungsachse, wenn lediglich das erste Stoßverzehrelement Bewegungsenergie aufnimmt. Das zweite Stoßverzehrelement (30 im Beispiel der 1) ist ausgestaltet, Stoßenergie aufzunehmen, wenn die Kapazität des ersten Stoßverzehrelements zur Aufnahme von Stoßenergie erschöpft ist. Vorzugsweise nimmt das zweite Stoßverzehrelement zunächst Stoßenergie unter reversibler Verformung auf und nimmt erst dann weitere Stoßenergie unter irreversibler Verformung auf, wenn die Kapazität zur Aufnahme von Stoßenergie unter reversibler Verformung erschöpft ist. Optional, wie erwähnt, kann zusätzlich das Aufprallelement selbst so ausgestaltet sein, dass es Stoßenergie unter irreversibler Verformung aufnimmt, wenn die Kapazität des zweiten Stoßverzehrelements zur Aufnahme von Stoßenergie erschöpft ist. Es ist jedoch auch möglich, auf das erste Stoßverzehrelement zu verzichten. In diesem Fall nimmt das zweite Stoßverzehrelement auch die Stoßenergie zu Beginn des Aufprallvorganges auf.
In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich am in Fahrtrichtung hinteren Ende des zweiten Stoßverzehrelements 30, insbesondere am hinteren Ende des Zylinders 40, ein Vorsprung 90 (z.B. ein sich nach hinten verjüngender, z.B. konisch verjüngender, Vorsprung), wobei das hintere Ende des Vorsprungs 90 in Kontakt zu einer elastischen Membran 51 ist und mit dieser zusammen wirkt. Zu Beginn eines Aufprallvorganges und wenn die Stoßenergie des Aufpralls insgesamt so gering ist, dass die Aufnahmekapazität dieses ersten Stoßverzehrelements nicht erschöpft wird, bewegt sich die Kombination aus Aufprallelement, Frontabdeckung und zweitem Stoßverzehrelement 30 nach hinten, wodurch die elastische Membran 51 verformt wird und dadurch Stoßenergie aufnimmt und verzehrt. Dies hat den Vorteil, dass die Kombination zurückweicht und Verletzungen einer aufprallenden Person oder Beschädigungen eines aufprallenden Gegenstandes reduziert werden. In 1 ist die genannte Kombination mit dem Bezugszeichen 70 bezeichnet.
Ein oberes Ende 13 der Frontabdeckung 14 hat einen, der oberen Position des Aufprallelements 10 entsprechenden Abstand zu dem darüber angeordneten Scheibenwischer 4. Insbesondere beträgt in der oberen Position des Aufprallelements 10 der Abstand des unteren Endbereichs 11 der Frontabdeckung 14 zum Boden 2 mindestens 25 cm, vorzugsweise mindestens 30 cm, und höchstens 50 cm, vorzugsweise höchstens 40 cm.
1 zeigt ein erstes Beispiel einer Bewegungsmechanik, die eine Bewegung der Kombination 70 und damit eine Bewegung des Aufprallelements 10 in die untere Position ermöglicht. Der Zylinder 40 ist über zwei Dreharme 80, 81 (Gelenkarme) mit einer tragenden Konstruktion 60 des Schienenfahrzeugs verbunden. Die Dreharme 80, 81 sind in ihren unteren Endbereichen 100, gelenkig mit dem Zylinder 40 und in ihren oberen Endbereichen 105, 115 gelenkig mit der tragenden Konstruktion 60 verbunden. Die Drehachsen der Gelenke verlaufen parallel zueinander in horizontaler Richtung (senkrecht zur Figurenebene) quer zur Fahrtrichtung. Die Längsachsen der beiden Dreharme 80, 81, die durch eine Gerade definiert sind, welche die Drehachsen des jeweiligen Dreharms kreuzen, verlaufen in einem Winkel zueinander (in der Figurenebene der 1 bis 3). Sie kreuzen sich in einem virtuellen, nicht ortsfesten Punkt 200, der als ein Punkt auf einer virtuellen, nicht ortsfesten horizontal verlaufenden Drehachse der Kombination 70 bezeichnet werden kann. Diese virtuelle Drehachse ist die Drehachse der jeweiligen Drehbewegung zu einem bestimmten Zeitpunkt der Schwenkbewegung. Da die Position der virtuellen Drehachse aber nicht ortsfest ist, ist der Drehbewegung eine Verschiebung der virtuellen Drehachse überlagert. Für drei verschiedene Zeitpunkte der Bewegung kann dies aus 1 bis 3 erkannt werden.
Weiterhin 1 zeigt ein erstes Beispiel einer Sicherungseinrichtung zum Sichern des Aufprallelements 10 in einer ersten, oberen Position, die das Aufprallelement 10 während eines Betriebes des Schienenfahrzeugs vor einem frontalen Aufprall einnimmt. Die Sicherungseinrichtung ist als mechanische Halterung ausgestaltet. Zu ihr gehört ferner die elastische Membran 51. Das Aufprallelement 10 weist einen Haken 21 auf, der in der oberen Position des Aufprallelements 10 von einem Träger 22 der Halterung getragen und damit in der oberen Position gehalten wird. Der Träger 22 weist in seinem unteren Bereich ein z. B. hülsen- oder stangenförmiges Halteelement 23 auf, das sich mit seiner Längsachse in horizontaler Richtung quer zur Figurenebene (d. h. quer zur Fahrzeuglängsachse) erstreckt. Der Haken 21 hat insbesondere ein L-förmiges Profil, das von einem freien Schenkel 25 und einem festen Schenkel 24 gebildet wird. Die Schenkel 24, 25 verlaufen abgewinkelt zueinander, z.B. rechtwinklig. Der feste Schenkel 24 ist an einer Oberseite des Aufprallelements 10 befestigt. Der freie Schenkel 25 erstreckt sich vom festen Schenkel 24 und übergreift in der oberen Position des Aufprallelements 10 das Halteelement 23 (vorgespannt durch die Membran 51) von hinten. Die Haken 21 ist somit in Richtung der Frontabdeckung 14 nach vorne offen und wird von der Membran 51 von hinten gegen das Halteelement 23 gedrückt. Die Vorspannungskraft wirkt entlang der Bewegungsachse 26 des Stoßverzehrelements 30 in Fahrtrichtung, d.h. nach links. Dadurch wird verhindert, dass das Aufprallelement 10 unbeabsichtigt aufgrund seiner Gewichtskraft in Bodenrichtung absinkt.
In 1 sind links vor der Frontanordnung 1 schematisch zwei Personen unterschiedlicher Größe 120 und 180 cm dargestellt, wobei es sich z.B. um ein 120 cm großes Kind und einen 180 cm großen Erwachsenen, die auf einem Boden 2 stehen, handelt. Im Fall eines Aufpralls nimmt die Frontabdeckung 14 an seiner Frontseite Stoßkräfte auf und überträgt diese auf das Aufprallelement 10. Für die kleinere Person besteht eine größere Gefahr, unter die Frontanordnung 1 zu gelangen. Anhand von 2 ist der Aufprall der kleineren Person dargestellt.
In 2 führt die Kombination 70 aufgrund der Stoßkraft des Aufpralls eine Bewegung nach hinten aus, deren Richtung durch die Stoßkraft und insbesondere auch durch die Konstruktion der Halterung bestimmt ist. Der obere Schenkel 25 des Hakens 21 gelangt dadurch in eine Bewegungsposition, in der er nicht mehr das Halteelement 23 übergreift. Daher beginnen die Gewichtskräfte des Aufprallelements 10, der von ihr getragenen Frontabdeckung 14 und eines Teils des zweiten Stoßverzehrelements 30, die Kombination 70 entsprechend der Bewegungsmöglichkeit der Bewegungsmechanik mit den Dreharmen 80, 81 nach unten zu bewegen. Durch die Bewegung der Kombination 70 nach hinten wird die elastische Membran elastisch verformt und nimmt auf diese Weise Stoßenergie auf. Die elastische Membran 51 oder eine entsprechende elastisch verformbare Einrichtung erfüllt daher zwei Funktionen. Zum einen sichert sie das unbeabsichtigte Freigeben der Kombination 70 durch die Halterung. Zum anderen nimmt sie zu Beginn des Aufpralls Stoßenergie auf und ermöglicht es der Kombination 70, sich von der Halterung zu lösen. Dabei drehen sich die Dreharme 80, 81 und verschiebt sich der virtuelle Drehpunkt 200 wie oben erwähnt.
Aufgrund der Gewichtskräfte bewegen sich die Kombination 70 und damit das Aufprallelement 10 anschließend in die untere Position, die in 3 gezeigt ist. Während dieser Bewegung drehen sich wieder die Dreharme 80, 81, verschiebt sich der virtuelle Drehpunkt 200 und verringert sich dadurch der Abstand der Frontabdeckung 14 zum Boden. In dem Ausführungsbeispiel verläuft die Bewegungsachse 26 des Stoßverzehrelements 30 in der unteren Position in horizontaler Richtung. Auf diese Weise kann die Anordnung in optimaler Weise weitere Stoßenergie aufnehmen und wird verhindert, dass die Person unter die Frontanordnung gelangen kann. 3 zeigt, dass der untere Endbereich 11 der Frontabdeckung 14 den Boden berührt. In der Praxis wird bevorzugt, dass der Boden nicht berührt wird, sondern ein kleiner Abstand von z.B. mindestens 2 cm verbleibt.
4 zeigt eine Variante der Bewegungsmechanik vor dem Stoß. Das Stoßverzehrelement 30 ist über nur einen Dreharm 100 gelenkig mit der tragenden Konstruktion 60 verbunden. Insbesondere befindet sich an den entgegengesetzten Enden des Dreharms jeweils ein Drehgelenk. Wie in 4 dargestellt, kann jedoch der Dreharm 100 lediglich über ein einziges Drehgelenk 181 verbunden sein, und zwar mit der tragenden Konstruktion 60. In diesem Fall kann die Membran 51 aus dem Beispiel der 1 bis 3 weggelassen werden und die Beweglichkeit des Verzehrelements 30 (z.B. eine Kolben-/Zylindereinheit mit Kolben 31 und Zylinder 40) benutzt werden, um den Haken 21 oder eine andere Befestigung des Aufprallelements 10 an der Halterung 22, 23 nach vorne vorzuspannen. Auch die Funktion der Membran 51 aus 1 während des Beginns des Aufprallvorganges kann das Stoßverzehrelement 30 erfüllen.
Bei einem frontalen Stoß gegen die Frontabdeckung 14 wird die Kombination 70 gegen die Vorspannkraft des Stoßverzehrelements 30 nach hinten bewegt, wodurch mit Ausnahme von Änderungen aufgrund der Art der Bewegungsmechanik und dem Wegfallen der elastischen Membran dieselbe Bewegung in die untere Position (5) ausgeführt wird.
6 zeigt eine weitere Variante der Bewegungsmechanik vor dem Stoß. Mit dem Zylinder 40 sind zwei um eine horizontale (quer zur Fahrtrichtung verlaufende) Drehachse drehbewegliche Laufrollen 120, 121 verbunden. An der tragenden Konstruktion 60 sind zwei Führungen 130, 131 befestigt, wobei jede Führung 130, 131 die Bewegung einer der Laufrollen 120, 121 führt. Insbesondere nimmt die Führung 130, 131 die Laufrolle 120, 121 in der Art einer Kulissenführung auf. Eine mögliche Anordnung der Führungsschienen relativ zueinander ist in 6 und 7 dargestellt. Bei einem Aufprall auf die Frontabdeckung 14 wird wie anhand von 4 und 5 beschrieben zunächst das Aufprallelement 10 nach hinten bewegt und dadurch von der Sicherungseinrichtung freigegeben und bewegt sich dann aufgrund der Gewichtskräfte nach unten in die in 7 dargestellte untere Position.
8 zeigt eine Variante der Sicherungseinrichtung. Das Aufprallelement 10 ist über ein Abrisselement 28, insbesondere mit Sollbruchstelle an der tragenden Konstruktion 60 befestigt. Das Abrisselement 28 kann z. B. aus Blech gefertigt sein und an der Sollbruchstelle z.B. perforiert sein. Durch Einwirkung einer Stoßkraft bei einem frontalen Aufprall auf die Frontabdeckung 14 wird eine nach hinten weisende Kraft auf das Abrisselement 28 ausgeübt, das zu einem Abreißen von der tragenden Konstruktion 60, von dem Aufprallelement 10 oder zweier Teile des Abrisselements 28 voneinander führt. Der zuletzt genannte Fall ist in 9 dargestellt, die auch das Aufprallelement 10 in der unteren Position zeigt. Bevorzugt wird, dass das Aufprallelement 10 vor, während und/oder nach dem Abreißen des Abrisselements 28 eine Bewegung nach hinten ausführt. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Anders als in 8 und 9 dargestellt, muss sich das Abrisselement nicht in vertikaler Richtung zwischen dem Aufprallelement und der tragenden Konstruktion erstrecken. Auch andere Ausrichtungen des Abrisselements und andere Ausgestaltungen davon sind möglich.
10 zeigt eine weitere Variante der Sicherungseinrichtung. Ein mit dem Aufprallelement 10 verbundenes gehaltenes Element 31 wird z. B. durch eine Magnetkraft eines Elektromagneten in der oberen Position gehalten. Der Elektromagnet kann z. B. an einer Halterung 122 ähnlich der in 1 bis 7 befestigt sein. Insbesondere ist an der Frontabdeckung 14 und/oder an dem Aufprallelement 10 ein Sensor 300 angeordnet, z. B. ein Beschleunigungssensor, Drucksensor oder ein Vibrationssensor. Dieser Sensor 300 erzeugt bei einem Aufprall gegen die Frontabdeckung 14 ein Signal an die Sicherungseinrichtung. Insbesondere wird dadurch der Elektromagnet von einer Steuerung der Sicherungseinrichtung gesteuert, das gehaltene Element 31 freizugeben, z. B. durch Umkehrung der Magnetfeldrichtung oder Aufhebung des Magnetfeldes. 11 zeigt die untere Position des Aufprallelements 10.
Diese Sicherungseinrichtung ist ein Beispiel dafür, dass die beim Aufprall wirkende Stoßkraft und die damit verbundene mechanische Energie nicht für die Freigabe des Aufprallelements zwingend erforderlich sind. Die Sicherungseinrichtung kann das Aufprallelement selbsttätig für die Bewegung in die untere Position freigeben. Der Aufprall wird lediglich detektiert und löst die Freigabe aus. Bei einer Variante, die nicht in den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche fällt, löst nicht der Aufprall die Freigabe aus, sondern ein anderes Signal als im Fall der 10 und 11. Dieses Signal wird zum Beispiel von einem Kollisionsdetektionssystem erzeugt, das die Kollision und damit den bevorstehenden Aufprall vorab erkennt. Ein solches Kollisionsdetektionssystem kann zur Kollisionsdetektion zum Beispiel zumindest einen Radarsensor, eine Kamera und/oder ein Laser-Triangulationssystem aufweisen. Allgemeiner formuliert kann das Kollisionsdetektionssystem Strahlung, insbesondere elektromagnetische Strahlung, dazu nutzen, ein sich relativ zu der Fahrzeug-Front bewegendes Objekt vor dem Aufprall auf die Front zu erkennen. Die Strahlung kann zumindest teilweise von einer Strahlungsquelle des Systems erzeugt werden und von dem Objekt reflektiert werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Kollisionsdetektionssystem Strahlung detektieren, die von dem Objekt emittiert und/oder reflektiert wurde.
12 zeigt eine Teildarstellung eines Frontbereichs eines Wagenkastens. Es ist nur der in Fahrtrichtung rechte Teil der Frontscheibe 3 dargestellt. In der linken Fahrzeughälfte (im Vordergrund der Figur) sind die tragende Konstruktion 60 und die Kombination 70 mit Stoßverzehrelement 30a und Aufprallelement 10 (Stoßbügel) zu erkennen. In der rechten Fahrzeughälfte (weiter links in der Figur) ist ein zweites Stoßverzehrelement 30b zu erkennen, das relativ zum ersten Stoßverzehrelement 30a symmetrisch zur vertikalen Mittelebene des Schienenfahrzeugs am Aufprallelement 10 befestigt ist. Die Längsachse des zweiten Stoßverzehrelements 30b verläuft in Fahrzeugrichtung parallel zur Längsachse 26 des ersten Stoßverzehrelements 30a.
13a zeigt die Kombination 70 in der oberen Position des Aufprallelements 10, die auch in 1 dargestellt ist. Zum Anheben des Aufprallelements und der Kombination 70 wird zunächst die Frontabdeckung 14 in der in 13a dargestellten Pfeilrichtung nach vorne gezogen, um an der Halterung mit dem Träger 22 das Halteelement 23 in eine andere Position relativ zu dem Träger 22 bringen zu können. 13a zeigt den Zustand, in dem die Frontabdeckung 14 bereits nach vorne bewegt wurde, das Halteelement 23 aber noch in der unteren Aufnahme 126 des Trägers 22 aufgenommen ist.
13b zeigt den nächsten Zustand, nachdem das Halteelement 23 aus der unteren Aufnahme 126 entfernt wurde. Anschließend kann das Aufprallelement 10 angehoben werden, wodurch auch andere Teile der Kombination 70 angehoben werden und die Bewegungsachse 26 von hinten (d.h. von dem Zylinder 40 aus gesehen) nach vorne (d.h. an der Frontabdeckung 14) mit größerer Steigung ansteigt als zuvor. Der resultierende Zustand ist in 13c dargestellt.
Nun kann das Halteelement 23 in die obere Aufnahme 127 des Trägers 22 eingebracht werden, die sich an einer höheren Position in dem Träger 22 befindet als die untere Aufnahme 126. 13d zeigt den Zustand mit in die obere Aufnahme 127 eingesetztem Halteelement 23, wobei der Haken 21 mit seinem oberen Schenkel bereits wieder zumindest teilweise das Halteelement 23 übergreift und dadurch die entsprechende Vertikalposition des Aufprallelements 10 gesichert ist.
Auch die in 4 bis 7 dargestellte Halterung kann so wie in den 13a bis 13d dargestellt ausgeführt sein. Die genaue Lage in Fahrzeuglängsrichtung der oberen Aufnahme kann dabei jedoch abhängig von der Ausgestaltung der Bewegungsmechanik variieren.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0936118 A1 [0002, 0003]

Claims

Frontanordnung (1) eines Schienenfahrzeugs, wobei die Anordnung aufweist: – einen Teil einer tragenden Konstruktion (60) des Schienenfahrzeugs, – ein Aufprallelement (10) zum Aufnehmen einer Stoßkraft bei einem frontalen Aufprall einer Person oder eines Gegenstandes auf die Frontanordnung (1), wobei das Aufprallelement (10) beweglich an dem Teil der tragenden Konstruktion (60) angeordnet ist, – eine Sicherungseinrichtung (21, 22, 51) zum Sichern des Aufprallelements (10) in einer ersten, oberen Position, die das Aufprallelement (10) während eines Betriebes des Schienenfahrzeugs vor dem frontalen Aufprall einnimmt, wobei die Sicherungseinrichtung (21, 22, 51) ausgestaltet ist, beim Auftreten der Stoßkraft, die aufgrund des frontalen Aufpralls der Person oder des Gegenstandes auf das Aufprallelement (10) wirkt, das Aufprallelement (10) freizugeben, so dass sich das Aufprallelement (10) relativ zu dem Teil der tragenden Konstruktion (60) von der oberen Position in eine zweite, untere Position bewegt, in der das Aufprallelement (10) einen kleineren Abstand zum Boden (2) hat als in der oberen Position.
Frontanordnung nach Anspruch 1, wobei das Aufprallelement (10) über zumindest ein Stoßverzehrelement (30) mit dem Teil der tragenden Konstruktion (60) verbunden ist.
Frontanordnung nach Anspruch 2, wobei das Stoßverzehrelement (30) eine Bewegungsachse (26) hat, in deren Richtung sich das Aufprallelement (10) bewegt, wenn das Stoßverzehrelement (30) Stoßenergie bei dem frontalen Aufprall aufnimmt, wobei die Bewegungsachse (26) ansteigend in Richtung des Aufprallelements (10) verläuft, wenn sich das Aufprallelement (10) in der oberen Position befindet, und wobei die Bewegungsachse (26) bei geringerer Steigung in Richtung des Aufprallelements (10) verläuft, in horizontaler Richtung verläuft oder abfallend in Richtung des Aufprallelements (10) verläuft, wenn sich das Aufprallelement (10) in der unteren Position befindet.
Frontanordnung nach einem der Ansprüche 1–3, wobei die Sicherungseinrichtung (21, 22, 51) eine Halterung (21, 22) aufweist, die das Aufprallelement (10) mittelbar oder unmittelbar in der oberen Position hält, und wobei die bei dem frontalen Aufprall auf das Aufprallelement (10) wirkende Stoßkraft das Aufprallelement (10) von der Halterung (21, 22) entkoppelt.
Frontanordnung nach Anspruch 4, wobei die Sicherungseinrichtung (21, 22, 51) ein verformbares Element (51) aufweist, das das Aufprallelement (10) direkt oder indirekt gegen die Halterung presst und das bei dem frontalen Aufprall verformt wird und dadurch das Aufprallelement (10) von der Halterung (21, 22) freigegeben wird.
Frontanordnung nach Anspruch 5, wobei das verformbare Element (51) derart mit dem Aufprallelement (10) gekoppelt ist und aufgrund der Stoßkraft derart verformt wird, dass das Aufprallelement (10) in eine rückwärtige Richtung bewegt wird, wobei die Bewegung in die rückwärtige Richtung zumindest eine Bewegungskomponente in Richtung der Stoßkraft hat.
Frontanordnung nach einem der Ansprüche 1–6, wobei die Frontanordnung (1) eine Frontabdeckung (14) des Schienenfahrzeugs aufweist, die einen Teil einer frontalen Außenoberfläche des Schienenfahrzeugs bildet, die an dem Aufprallelement (10) befestigt ist und die sich gemeinsam mit dem Aufprallelement (10) nach unten bewegt, wenn sich das Aufprallelement (10) von der oberen Position in die untere Position bewegt.
Frontanordnung nach Anspruch 7, wobei ein unterer Rand der Frontabdeckung (14) einen Abstand zum Boden von weniger als 10 cm hat, wenn sich das Aufprallelement (10) in der unteren Position befindet.
Verfahren zum Betreiben eines Schienenfahrzeugs, wobei: – ein Aufprallelement (10) zum Aufnehmen einer Stoßkraft bei einem frontalen Aufprall einer Person oder eines Gegenstandes auf eine Front des Schienenfahrzeugs, das relativ zu einer tragenden Konstruktion (60) des Schienenfahrzeugs von oben nach unten beweglich ist, mitgeführt wird, – eine erste, obere Position des Aufprallelements (10), die das Aufprallelement (10) während eines Betriebes des Schienenfahrzeugs vor dem frontalen Aufprall einnimmt, gesichert wird, – beim Auftreten der Stoßkraft, die aufgrund des frontalen Aufpralls der Person oder des Gegenstandes auf das Aufprallelement (10) wirkt, das Aufprallelement (10) freigeben wird, so dass sich das Aufprallelement (10) relativ zu der tragenden Konstruktion (60) von der oberen Position in eine zweite, untere Position bewegt, in der das Aufprallelement (10) einen kleineren Abstand zum Boden (2) hat als in der oberen Position.
Verfahren zum Herstellen eines Schienenfahrzeugs, mit folgenden Schritten: – Anordnen eines Aufprallelements (10) zum Aufnehmen einer Stoßkraft bei einem frontalen Aufprall einer Person oder eines Gegenstandes auf die Frontanordnung an einem Teil einer tragenden Konstruktion (60) des Schienenfahrzeugs, wobei das Aufprallelement (10) beweglich an dem Teil der tragenden Konstruktion (60) angeordnet wird, – Anordnen einer Sicherungseinrichtung (21, 22, 51) zum Sichern des Aufprallelements (10) in einer ersten, oberen Position, die das Aufprallelement (10) während eines Betriebes des Schienenfahrzeugs vor dem frontalen Aufprall einnimmt, wobei die Sicherungseinrichtung (21, 22, 51) ausgestaltet wird, beim Auftreten der Stoßkraft, die aufgrund des frontalen Aufpralls der Person oder des Gegenstandes auf das Aufprallelement (10) wirkt, das Aufprallelement (10) freizugeben, so dass sich das Aufprallelement (10) relativ zu dem Teil der tragenden Konstruktion (60) von der oberen Position in eine zweite, untere Position bewegt, in der das Aufprallelement (10) einen kleineren Abstand zum Boden (2) hat als in der oberen Position.