DE10315000A1 - Niveauregulierung für ein Schienenfahrzeug - Google Patents

Abstract

Schienenfahrzeug (1) mit einem Unterbau (2) und einem darüber angeordneten Wagenkasten (3), wobei zwischen dem Wagenkasten (3) und dem Unterbau (2) eine Federstufe (4) vorgesehen ist, wobei zwischen dem Wagenkasten (3) und dem Unterbau (2) zumindest ein Aktuator (6) vorgesehen ist, der dazu eingerichtet ist, gegen eine von der Federstufe (4) hervorgerufene Rückstellkraft den Wagenkasten (3) aus einer gehobenen Fahrposition in eine abgesenkte Lade/Entladeposition zu bringen und in der Lade/Entladeposition zu halten, wobei der Wagenkasten (3) bei Deaktivieren des Aktuators (6) von der Rückstellkraft in eine Fahrposition gehoben ist.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug mit einem Unterbau und einem darüber angeordneten Wagenkasten, wobei zumindest zwischen dem Wagenkasten und dem Unterbau eine Federstufe vorgesehen ist.
• Bei Schienenfahrzeugen der oben genannten Art kann es bei Einfahrten in eine Station vorkommen, dass das Niveau eines in dem Wagenkasten angeordneten Fußbodens über dem Fußbodenniveaus der Station zu liegen kommt. Durch den Niveauunterschied zwischen der Station und der Fußbodenoberkante des Wagenkastens kann es zur Bildung einer Stufe im Übergangsbereich zwischen Schienenfahrzeug und Station kommen.
• Vor allem bei Schienenfahrzeugen, die dem Personentransport dienen, können diese Stufen ein beträchtliches Sicherheitsrisiko für Passagiere darstellen, weshalb eine Niveauregulierung erfolgen kann. Hierzu wird der Wagenkasten üblicherweise durch Reduzierung des dynamischen Federwegs in einer zwischen dem Wagenkasten und dem Untergestell angeordneten aktiven Feder abgesenkt. Die Reduzierung des dynamischen Federwegs der aktiven Feder birgt jedoch die Gefahr in sich, dass bei einem Ausfall einer Niveauregulierung nicht mehr genug dynamischer Federweg zur Verfügung steht, um einen sicheren Fahrbetrieb zu gewährleisten. Bei einem Ausfall herkömmlicher Niveauregulierungen ist daher ein Fahrbetrieb nicht mehr möglich. Um das soeben genannte Problem zu umgehen, weisen daher manche bekannte Niveauregulierungen für Schienenfahrzeuge neben der aktiven Feder eine passive Notfeder auf, die bei einem Ausfall der aktiven Feder eine ausreichende Federung des Wagenkastens gewährleisten soll.
• Ein derartiges Schienenfahrzeug ist beispielsweise aus der DE 198 15 197 C1 bekannt geworden. Das bekannte Schienenfahrzeug weist einen in vertikaler Richtung längenveränderbaren Stützaktuator auf, der zwischen einem Wagenkasten und einem Untergestell angeordnet ist. Um bei einem Versagen oder einer Überlastung des Stützaktuators die Funktionsfähigkeit der Stützvorrichtung bei ausreichendem Fahrkomfort zu erhalten, ist konzentrisch zum Stützaktuator eine Notfeder angeordnet.
• Ein Schienenfahrzeug der eingangs genannten Art ist beispielsweise auch aus der WO 94/22702 A1 bekannt geworden. Das bekannte Schienenfahrzeug weist ein hydraulisches Federbein auf, welches zwischen dem Wagenkasten und dem Unterbau angeordnet ist. Zum Absenken des Wagenkastens kann der dynamische Federweg des aktiven Federbeins durch Ölablassen in einer Federkammer reduziert werden. Bei einem Druckverlust kann sich das Fahrzeug wie auch aus der DE 198 15 197 C1 bekannt auf eine Notfeder absenken. Nachteilig an dieser Ausführungsform ist, wie bei allen anderen bekannten Niveauregulierungssystemen, welche neben einer aktiven Feder auch eine Notfeder verwenden, dass der Federweg der aktiven Feder durch die Notfeder nach "unten" in Richtung des Untergestells begrenzt ist, weshalb es vorkommen kann, dass der Wagenkasten, beispielsweise während des Ein- und Aussteigens von Personen, nicht vollständig auf das Fußbodenniveau einer Station abgesenkt werden kann.
• Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung ein Schienenfahrzeug zu schaffen, mit welchem sich sowohl ein sicheres Ein- und Aussteigen von Passagieren im Bereich einer Station als auch eine ausfallsunkritische Niveauregulierung gewährleisten lassen.
• Diese Aufgabe wird mit einem Schienenfahrzeug der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zwischen dem Wagenkasten und dem Unterbau zumindest ein Aktuator vorgesehen ist, der dazu eingerichtet ist, gegen eine von der Federstufe hervorgerufene Rückstellkraft den Wagenkasten aus einer gehobenen Fahrposition in eine abgesenkte Lade/Entladeposition zu bringen und in der Lade/Entladeposition zu halten, wobei der Wagenkasten bei Deaktivieren oder Ausfall des Aktuators von der Rückstellkraft in eine Fahrposition gehoben ist.
• Durch die erfindungsgemäße Lösung lässt sich der vertikale Abstand zwischen dem Wagenkasten und dem Unterbau bei einem ruhenden Schienenfahrzeug innerhalb einer hohen Bandbreite variieren. Bei der Erfindung kann die zwischen Wagenkasten und Untergestell angeordnete Federstufe durch den Aktuator komprimiert und somit der Wagenkasten auf ein gewünschtes Niveau abgesenkt werden. Der Wagenkasten kann von einer durch die Federstufe hervorgerufenen Rückstellkraft durch Lösen des Aktuators wieder in die Fahrposition gebracht werden.
• Vorteilhafterweise kann die Bewegung des Aktuators in die Lade/Entladeposition durch einen Anschlag begrenzt sein.
• Darüber hinaus kann das Schienenfahrzeug dazu eingerichtet sein, den Vertikalabstand zwischen einer Fußbodenoberkante des Wagenkastens und einem Fußboden einer Station zu messen, wobei eine Steuerung vorgesehen sein kann, welche dazu eingerichtet ist, die Bewegung des Aktuators in die Lade/Entladeposition anhand des gemessenen Vertikalabstandes zu steuern.
• Der Aktuator kann hydraulischer, elektrischer, mechanischer oder pneumatischer Natur sein.
• Weiters kann die Federstufe zumindest eine ausfallsichere passive Feder aufweist, wobei diese Feder als Stahl- oder Gummifeder ausgeführt sein kann.
• Vorteilhafterweise ist die Federstufe eine Primär- und/oder Sekundärfederstufe des Schienenfahrzeugs.
• Darüber hinaus kann bei einer hydraulischen Ausführungsform des Aktuators der Aktuator auch als Vertikaldämpfer des Schienenfahrzeugs ausgebildet sein.
• Die Erfindung samt weiteren Vorteilen wird im folgenden anhand einiger nicht einschränkender Ausführungsbeispiele näher erläutert, welche in der Zeichnung dargestellt sind. In dieser zeigen:
• Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Schienenfahrzeug mit einem Wagenkasten in einer Fahrposition;
• Fig. 2 das Schienenfahrzeug aus Fig. 1 mit einem Wagenkasten in einer Lade/Entladeposition und
• Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel eines Aktuators.
• Gemäß Fig. 1 und 2 weist ein erfindungsgemäßes Schienenfahrzeug 1 ein Untergestell 2 sowie einen Wagenkasten 3 auf. Zwischen dem Wagenkasten 3 und dem Untergestell 2 ist eine Federstufe 4 angeordnet. Bei der Federstufe 4 kann es sich je nach Bauart des Schienenfahrzeugs 1 um eine Primär- und/oder Sekundärfederstufe handeln. Weiters kann die Federstufe 4 in an sich bekannter Weise als aktive hydraulische Feder, Gasfeder, etc. ausgebildet sein, wobei jedoch zumindest eine weitere passive Feder vorgesehen ist.
• Während eines Aufenthalts in einer Station 5, kann mittels eines oder mehrerer Aktuatoren 6 der Wagenkasten 3 gegen eine von der Federstufe 4 hervorgerufene Rückstellkraft in Richtung des Untergestells 2 in eine Lade/Entladeposition, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, gezogen werden, in welcher das Niveau einer Fußbodenoberkante 7 eines in dem Wagenkasten 3 verlaufenden Fußbodens annähernd auf dem Niveau der Gehfläche der Station 5 liegt. Die Rückstellkraft wird hierbei von einer passiven Feder hervorgerufen.
• Der Aktuator 6 kann beispielsweise hydraulischer, elektrischer, mechanischer oder pneumatischer Natur sein. Die Anordnung des Aktuators 6 oder der Aktuatoren 6 an dem Schienenfahrzeug 1 kann unter Berücksichtigung der jeweiligen baulichen bzw. konstruktiven Gegebenheiten des Schienenfahrzeugs 1 erfolgen, sodass auch eine Nachrüstung von bestehenden Schienenfahrzeugen 1 möglich ist. Bei einer hydraulischen Aktuatorausführung können der oder die Aktuatoren 6 auch als Vertikaldämpfer des Schienenfahrzeugs 1 ausgeführt sein.
• Wenn die Federung 4 eine aktive Feder aufweist, so kann dieser Feder das Verhalten einer passiven Feder aufgezwungen werden. Beispielsweise kann bei einer aktiven hydraulischen Feder durch Nichtablassen von Öl während ihrer Kompression das Verhalten einer passiven Feder erzwungen werden. Ist die Federstufe 4 rein passiv, so wird der Wagenkasten 3 in der Station 5 im wesentlichen nur durch den Aktuator 6 abgesenkt.
• Es ist jedoch auch möglich, eine Absenkung des Wagenkastenniveaus in an sich bekannterweise, beispielsweise durch Ölablassen einer aktiven Feder zu bewerkstelligen, wobei der Aktuator 6 in diesem Fall erst dann aktiv wird, wenn der Wagenkasten 3 auf einer passiven Notfeder aufsitzt und das Niveau der Fußbodenoberkante 7 noch über dem Stationsniveau liegt. In diesem Fall zieht der Aktuator 6 den Wagenkasten 3 gegen die Rückstellkraft der Notfeder in Richtung des Untergestells 2. Somit wird die passive Notfeder über ihre fix eingestellte "Fahrexpansion" hinaus komprimiert, die üblicherweise statisch nicht unterschritten werden kann. Bei Lösen des Aktuators 6 kann die Notfeder wieder expandieren und den Wagenkasten 3 in eine erlaubte Fahrposition anheben. Bevorzugterweise ist die passive Notfeder als Gummi und/oder Stahlfeder ausgeführt.
• Verhält sich die Federung 4 bei Absenkung des Wagenkastens 3 ausschließlich passiv, so besteht der Unterschied im Zustand der Federung 4 zwischen Lade/Entladeposition und der Fahrposition lediglich darin, dass die Federung 4 im Lade/Entladezustand gegenüber der Fahrposition durch den Aktuator 6 vorgespannt ist. Somit wirkt in einem gegenüber einer in Fig. 1 dargestellten Fahrposition abgesenkten Position eine Rückstellkraft auf den Wagenkasten 3 in Richtung der erlaubten Fahrposition.
• Bei einer passiven Federung 4 ändert sich die Rückstellkraft in Abhängigkeit von der Auslenkung des Aktuators 6. Durch den Zusammenhang zwischen Rückstellkraft und Aktuatorauslenkung wird gewährleistet, dass wie bereits oben beschrieben im Fall eines Ausfalls das Aktuators 6 der Wagenkasten 3 in die Ausgangsposition, d. h. in die Fahrposition, zurückgebracht werden kann. Durch die erfindungsgemäße Lösung ist daher ein sicherer Fahrbetrieb auch bei Ausfall der Niveauregelung gewährleistet.
• Bei Lösen des Aktuators 6 wird daher der Wagenkasten 3 von der Federung 4 in die Fahrposition gehoben. Falls der Aktuator 6 in der niedergezogenen Lage des Wagenkastens 3 ausfällt, wird der Wagenkasten 3 in die Fahrposition gehoben. Der Wagenkasten 3 fällt somit bei dieser Ausführungsform der Erfindung bei Ausfall der Niveauregelung bzw. des Aktuators 6, wie bereits eingangs erwähnt, im Gegensatz zu bekannten Niveaureglern nicht nach "unten" in Richtung des Untergestells 2 sondern nach "oben" in die Fahrposition.
• Bevorzugterweise ist der Aktuator 6 auf der Strecke in einem "kraftlosen" Zustand, sodass im wesentlichen keine von dem Aktuator 6 hervorgerufenen, in Richtung des Untergestells 2 gerichteten Kräfte auf den Wagenkasten 3 wirken. Es ist jedoch prinzipiell möglich, dass von dem Aktuator 6 während einer Fahrt, d. h. auf der Strecke, geringe Kräfte auf den Wagenkasten 3 ausgeübt werden.
• Um die Bewegung des Aktuators 6 in die Lade/Entladeposition zu begrenzen, kann ein hier nicht dargestellter Festanschlag für den Aktuator 6 vorgesehen sein. Diese Ausführungsform der Erfindung ist vor allem dann von Vorteil, wenn alle Stationen 5 einer von dem Fahrzeug 1 befahrenen Strecke im wesentlichen die gleiche Niveauhöhe in bezug auf die Schienenebene aufweisen.
• Variiert hingegen die Niveauhöhe der Stationen 5 so kann das Schienenfahrzeug 1 dazu eingerichtet sein, den Vertikalabstand zwischen der Fußbodenoberkante 7 des Wagenkastens 3 und einem Fußboden einer Station 5 zu ermitteln, wobei eine Steuerung, beispielsweise ein entsprechender Mikrocomputer, vorgesehen sein kann, welche dazu eingerichtet ist, die Bewegung des Aktuators 6 in die Lade/Entladeposition anhand des gemessenen Vertikalabstandes zu steuern.
• Gemäß Fig. 3 kann der Aktuator 6 als hydraulischer Aktuator 6 ausgeführt sein. Die kleinen Pfeile geben die Ausbreitungsrichtung der Kraft in dem Aktuator 6 während des Niederziehens des Wagenkastens 3 in die Lade/Entladeposition an. Der große Pfeil zeigt hingegen die Bewegungsrichtung des Wagenkastens 3 an.

Claims (9)

1. Schienenfahrzeug (1) mit einem Unterbau (2) und einem darüber angeordneten Wagenkasten (3), wobei zumindest zwischen dem Wagenkasten (3) und dem Unterbau (2) eine Federstufe (4) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Wagenkasten (3) und dem Unterbau (2) zumindest ein Aktuator (6) vorgesehen ist, der dazu eingerichtet ist, gegen eine von der Federstufe (4) hervorgerufene Rückstellkraft den Wagenkasten (3) aus einer gehobenen Fahrposition in eine abgesenkte Lade/Entladeposition zu bringen und in der Lade/Entladeposition zu halten, wobei der Wagenkasten (3) bei Deaktivieren oder Ausfall des Aktuators (6) von der Rückstellkraft in eine Fahrposition gehoben ist.

2. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung des Aktuators (6) in die Lade/Entladeposition durch einen Anschlag begrenzt ist.

3. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es dazu eingerichtet ist, den Vertikalabstand zwischen einer Fußbodenoberkante (7) des Wagenkastens (3) und einem Fußboden einer Station (5) zu ermitteln, wobei eine Steuerung vorgesehen ist, welche dazu eingerichtet ist, die Bewegung des Aktuators (6) in die Lade/Entladeposition anhand des gemessenen Vertikalabstandes zu steuern.

4. Schienenfahrzeug nach einem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (6) ein elektrischer und/oder mechanischer Aktuator ist.

5. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (6) ein hydraulischer und/oder pneumatischer Aktuator ist.

6. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Federstufe (4) zumindest eine ausfallsichere, passive Feder aufweist.

7. Schienenfahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder als Stahl- oder Gummifeder ausgeführt ist.

8. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Federstufe (4) eine Primär- und/oder Sekundärfederstufe des Schienenfahrzeugs (1) ist.

9. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (6) als Vertikaldämpfer des Schienenfahrzeugs ausgebildet ist.