DE19722309C2 - Schienenfahrezug mit Triebkopf und Wagen - Google Patents
Schienenfahrezug mit Triebkopf und WagenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Schienengliederfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des
ersten Anspruchs.
Es ist bei Schienenfahrzeugen für den Eisenbahnverkehr ganz allgemein bekannt, an eine
eigenständig zu betreibende Lokomotive Wagen anzukuppeln, deren Wagenkästen aktiv oder
passiv bei Kurvenfahrten geneigt werden. Die als Triebkopf dienende Lokomotive weist dabei
wenigstens zwei Fahrwerke auf, von welchen zumindest eines ein antreibbares Triebfahrwerk
ist. Dabei ist dieser Triebkopf jedenfalls ohne Neigetechnik ausgestattet, so daß sich im
Fahrbetrieb große Relativbewegungen zwischen Triebkopf und nachfolgendem Wagenkasten
ergeben, nachdem insbesondere Personenzugwagen aufgrund der höheren Anforderungen an
den Fahrkomfort ein anderes Fahrverhalten als ein Triebkopf aufweisen. Das ist auch dann
der Fall, wenn die Wagenkästen ohne Neigetechnik ausgerüstet sind. Von Nachteil ist bei
dieser Ausgestaltung, daß die Achslast am Triebkopf wesentlich höher als am benachbarten
Radsatz des anschließenden Wagenkastens ist.
Daneben ist es auch bekannt (DE 44 04 878 C1, DE 24 40 069 B2, DE-OS 20 56 554), die
Enden von zwei benachbarten Wagenkästen auf einem gemeinsamen Jacobs-Drehgestell
abzustützen. Die Abstützung erfolgt dabei über symmetrisch zwischen den beiden Achsen des
Jacobs-Drehgestells angeordnete Stützelemente.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Schienengliederfahrzeug gemäß dem
Oberbegriff des ersten Anspruchs Maßnahmen zu treffen, durch welche ein Ausgleich der
Achslast im Bereich des Übergangs vom Triebkopf zum ersten Wagen ermöglicht wird.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale
des ersten Anspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu
entnehmen.
Bei einer Ausgestaltung eines Schienenfahrzeugs gemäß der Erfindung kann durch Wahl der
Auflagestelle der elastischen Stützelemente, die zwischen dem Fahrwerk und insbesondere
dem schweren Triebkopf angeordnet sind, die Achslast am gemeinsamen Fahrwerk variiert
werden. Je weiter die Auflagestelle der Triebkopf-Stützelemente von einer Achse in
Fahrtrichtung zur anderen Achse hin versetzt wird, umso höher steigt die Achslast an letzterer
Radachse. Da der Wagenkasten in der Regel leichter ist als der Triebkopf, befindet sich die
Auflagestelle für den Wagenkasten in senkrechter Projektion vorzugsweise oberhalb der
Radachse. Wenn demnach die Auflagestelle der den Triebkopf tragenden elastischen
Stützelemente zum Wagenkasten hin verschoben wird, steigt die Achslast am
wagenkastenseitigen Radsatz und fällt am triebkopfseitigen Radsatz entsprechend ab. Ein
Ausgleich der Achslasten ist demnach am gemeinsamen Laufwerk durch entsprechende Wahl
der Auflagestellen der elastischen Stützelemente für den Triebkopf und den Wagenkasten
möglich. Das Laufwerk weist daher vorzugsweise einen Rahmen mit zwei in Fahrtrichtung
parallel zueinander verlaufenden Langträgern auf, auf welchen die Auflagestellen abhängig
von der notwendigen Stützkraft für den Triebkopf und den Wagenkasten gewählt werden
können. Das davon abgewandte, führerstandsseitige Ende des Triebkopfes ist dagegen
vorzugsweise auf einem Triebdrehgestell gelagert.
Die elastischen Stützelemente zwischen Triebkopf und gemeinamen Laufwerk sind
vorzugsweise als Schraubenfedern ausgebildet, die für hohe Belastungen besonders
zweckmäßig sind. Dagegen ist der Wagenkasten auf diesem gemeinsamen Laufwerk vorzugs
weise auf zwei quer zur Fahrtrichtung nebeneinander mit Abstand stehenden Stützsäulen
abgestützt, wobei sich am oberen Ende der Stützsäulen elastische Zwischenlagen,
insbesondere Luftfedern befinden, auf welchen der Wagenkasten aufsitzt. Die Abstützstellen
des Wagenkastens liegen dabei oberhalb seines
Masseschwerpunkts, so daß der Wagenkasten sich bei Kurvenfahrt und hoher
Geschwindigkeit durch die auftretenden Fliehkräfte gegenüber dem Laufwerk neigen kann
(Talgo-Technik).
Die Kupplung zwischen dem Triebkopf und dem benachbarten Wagen wird unterstützt durch
Kuppelstangen, die einerseits am Fahrwerk und andererseits am Triebkopf bzw. am
Wagenkasten kardanisch angelenkt sind, so daß beim Bremsen, Anfahren oder im Betrieb
auftretende Kräfte zwischen Triebkopf und Wagen nicht von den elastischen Stützelementen,
sondern in erster Linie vom in sich zumindest in Längsrichtung starren Laufwerk übertragen
werden, ohne die freie Beweglichkeit zu beeinträchtigen. Dabei ist vorzugsweise die mit dem
Triebkopf verbundene Kuppelstange länger als die mit dem Wagenkasten verbundene
Kuppelstange, wobei letztere insbesondere zumindest annähernd waagerecht verläuft,
während die triebkopfseitige Kuppelstange vom Laufwerk aus ansteigend zum vorderen
Triebkopfende hin geneigt ist. Bei Geradeausfahrt liegen die Kuppelstangen in einer
gemeinsamen senkrechten Ebene mit der Fahrzeuglängsachse. Die Räder der einzelnen
Radsätze können mit einer Spurwechseleinrichtung ausgestattet sein, so daß das gesamte
Schienenfahrzeug bei Änderungen der Spurbreite insbesondere im grenzüberschreitenden
Verkehr umgestellt werden kann. Neben der durch die elastischen Stützelemente gebildeten
Sekundärfederung können zwischen den Radlagern und dem Fahrwerksrahmen jeweils noch
gummielastische Zwischenschichten als Primärfederung vorgesehen sein, um eine hohe
Laufruhe des nach Art eines Jacobsdrehgestells ausgebildeten gemeinsamen Laufwerks
sicherzustellen.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Prinzipskizzen eines Ausführungsbeispiels näher
erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Schienenfahrzeug mit einem Triebkopf und
nachfolgenden Wagen,
Fig. 2 die Laufwerkanordnung zwischen dem Triebkopf
und dem benachbarten Wagen in einer
prinzipiellen Seitenansicht und
Fig. 3 die Anordnung nach Fig. 2 in der Draufsicht.
Ein Schienengliederfahrzeug für den Eisenbahnverkehr bei hoher Geschwindigkeit, die in der
Spitze wenigstens 100 km pro Stunde beträgt, weist einen Triebkopf 1 und zumindest einen
anschließenden benachbarten Wagen 2 auf, an den sich weitere Wagen 3 anschließen
können. Der Triebkopf 1 enthält lediglich einen Führerstand 4 und elektrische und
mechanische Bauelemente für den Antrieb und die Steuerung, wobei der Antrieb über ein im
Bereich des Führerstands 4 vorgesehenes Triebdrehgestell 5 mit Antriebsmotor/en erfolgt.
Zum benachbarten Wagen 2 hin sitzt das betreffende Ende des Triebkopfes 1 auf einem
Laufwerk 6 auf, das nach Art eines Jacobsdrehgestells zugleich das benachbarte Ende des
folgenden Wagens 2 trägt. Das gegenüberliegende Ende des Wagens 2 kann sich über eine
Gelenkkupplung 7 an einem weiteren benachbarten Wagenkasten 3 abstützen, wobei im
Bereich der Gelenkkupplung 7 ein Laufwerk 8 unter dem betreffenden Ende des
Wagenkastens 3.1 angeordnet sein kann. Der Wagenkasten 2.1 dient insbesondere der
Personenbeförderung.
Das dem Triebkopf 1 und dem Wagenkasten 2.1 gemeinsam zugeordnete Laufwerk 6 weist
zwei Achsen 9 und 10 und dementsprechend zwei Radsätze mit je zwei Schienenrädern 11
auf. Die Achsen 9 und 10 sind dabei in einem gemeinsamen Laufwerkrahmen 13 gelagert,
wobei in Fahrtrichtung verlaufende Langträger 14 vorgesehen sind, welche im Bereich der
Radachsen 9 bzw. 10 jeweils über einen Querträger 15 vorzugsweise starr miteinander
verbunden sind. Der Abstand zwischen den Achsen 9 und 10 beträgt vorliegend mehr als den
doppelten Durchmesser der Räder 11. Die Langträger 14 und die Querträger 15 bilden den
Laufwerkrahmen 13, wobei die Träger 14 und 15 paarweise parallel zueinander verlaufen. Das
dem Wagenkasten 2.1 benachbarte Ende des Triebkopfes 1 ist über elastische Stützelemente
16 auf dem Laufwerk 6 abgestützt. Diese Stützelemente 16 werden durch
paarweise angeordnete Schraubenfedern gebildet, wobei jeweils zwei Schraubenfedern in
Längsrichtung der Langträger 14 hintereinander auf den Langträgern 14 aufstehen.
Der Wagenkasten 2.1 ist in senkrechter Projektion oberhalb der zugehörigen Radachse 10 auf
dem Laufwerk 6 abgestützt. Hierzu dienen zwei quer zur Fahrtrichtung nebeneinander mit
Abstand auf dem Laufwerk 6 und insbesondere auf den Langträgern 14 stehende starre
Stützsäulen 17, die an ihren oberen Enden ebenfalls mit elastischen Stützelementen 18
versehen sind und auf welchen der Wagenkasten 2.1 mittels einer Konsole 19 aufliegt. Die
Konsolen 19 sind dabei so hoch angeordnet, daß der Wagenkasten 2.1 oberhalb der seinen
Masseschwerpunkt aufnehmenden waagerechten Ebene abgestützt ist. Der Wagenkasten 2.1
kann sich dadurch infolge von Fliehkräften passiv so neigen, daß sein Bodenbereich nach
bogenaußen schwenkt, so daß die Fliehkrafteinwirkung auf Passagiere und sonstiges
Transportgut entsprechend reduziert wird.
Um die elastischen Stützelemente 16 bzw. 18 von Traktionskräften zumindest annähernd frei
zu halten, die insbesondere beim Bremsen oder Beschleunigen zwischen Triebkopf 1 und
Wagen 2 auftreten, ist am Fahrwerk 6 in dessen Längsmitte beidendig je eine Kuppelstange
20 bzw. 21 kardanisch angelenkt, wobei die im Bereich der Achse 9 angelenkte Kuppelstange
20 mit dem Boden 22 des Triebkopfes 1 über einen Gelenkzapfen 23 ebenfalls kardanisch
verbunden ist. Diese Kuppelstange 20 verläuft dabei vom Laufwerk 6 ausgehend zum
Triebdrehgestell 5 hin ansteigend, während die Kuppelstange 21 vom Laufwerk 6 etwa in
wagerechter Lage zu einem Schwenkzapfen 24 hinläuft, der am Boden 25 des Wagenkastens
2.1 festgesetzt ist. Die kardanischen Gelenke der Kuppelstangen 20 und 21 können dabei
nach Art von Kugelkopf-gelenken ausgebildet sein oder als Gelenkmittel gummielastische
Einlagen besitzen. Dabei ist die mit dem Triebkopf 1 verbundene Kuppelstange 20 länger als
die mit dem Wagenkasten 2.1 verbundene Kuppelstange 21. Außerdem ist zwischen den
Radlagern der Achsen 9 und dem Fahrwerkrahmen (Träger 14 und 15) je eine gummi
elastische Zwischenschicht 26 angeordnet, die als Primärfederung dient und zur Erhöhung
der Laufruhe des Laufwerks 6 beiträgt.
Durch die Anordnung eines gemeinsamen, nach Art eines Jacobsdrehgestells wirkenden
Laufwerks 6 zwischen Triebkopf 1 und Wagen 2 ist die Möglichkeit gegeben, insbesondere
durch Verschieben der Auflagestellen der Schraubenfedern 16 von der triebkopfseitigen
Achse 9 hin zur wagenseitigen, nachlaufenden Achse 10 die schwere Last des Triebkopfes 1
auch teilweise auf die dem Wagen 2 zugehörige Achse 10 zu verlagern, bis eine annähernd
gleiche Belastung der Achsen 9 und 10 erreicht ist. Zusätzlich kann der Triebkopf 1 über
elastische Stützelemente 16 abgestützt werden, die sich in ihrer Arbeitscharakteristik
wesentlich von derjenigen unterscheiden, welche die für den Wagenkasten 2.1 vorgesehenen
Stützelemente 17 und 18 aufweisen. Außerdem braucht nur ein gemeinsames Laufwerk 6 für
die einander zugewandten Enden des Triebkopfes 1 und des Wagens 2 vorgesehen zu
werden, das zugleich die Kupplungsfunktion zur Übertragung von Traktionskräften
übernimmt. Ferner läßt sich bei dieser Anordnung eine Niveausteuerung des Wagenkastens
ausführen, ohne Einfluß auf den Triebkopf 1 zu nehmen, weil beide Fahrzeugteile separat auf
dem gemeinsamen Laufwerk 6 abgestützt sind; insbesondere können hierbei Radsätze zur
Anwendung gelangen, die mit einer Spurwechseleinrichtung (Talgo-System) ausgestattet sind.
Am Laufwerk 6 können im übrigen verschiedene Anbauteile wie z. B. Dämpfer und dgl.
entsprechend den jeweiligen Erfordernissen des Triebkopfes bzw. des nachfolgenden Wagens
2 vorgesehen werden. Dabei wird der Radsatzabstand gemäß den baulichen und den
gewichtsmäßig gegebenen Erfordernissen gewählt. Der Abstand der Schraubenfedern von
den Radsätzen wird im übrigen durch die abzustützende Masse des Triebkopfes, des
Wagenkastens 2.1 und die Verteilung der Massen im Fahrwerk selbst zwecks Erreichung
einer ausgeglichenen Radsatzfahrmasse an den Achsen 9 und 10 bestimmt.
Claims (10)
1. Schienengliederfahrzeug mit wenigstens einem, nur Betriebsmittel, wie Maschinen,
Steuerungseinrichtungen und Führerstand aufnehmenden Triebkopf (1) und mit einem
benachbarten, Nutzlast tragenden, insbesondere mit Mitteln zur betriebsbedingten Neigung
ausgestatteten Wagen (2), die auf Laufwerken gelagert sind, insbesondere für
Eisenbahnverkehr zur Personenbeförderung bei maximalen Fahrgeschwindigkeiten über 100
km in der Stunde,
dadurch gekennzeichnet, daß
- a) der Triebkopf (1) und der benachbarte Wagenkasten (2.1) mit ihren einander zugewandten Enden auf einem gemeinsamen, zumindest zwei Radsätze (Rad 11) aufweisenden Laufwerk (6) abgestützt sind,
- b) zwischen Triebkopf (1) und Laufwerk (6) elastische Sützelemente (16) angeordnet sind und
- c) die Lagerstelle der Stützelemente (16) zwischen Triebkopf (1) und Laufwerk (6) im Abstand vom triebkopfseitigen Radsatz (Achse und Rad 9, 11) zum nachfolgenden wagenseitigen Radsatz (Achse und Rad 10, 11) hin angeordnet ist und ferner
- d) der Wagenkasten (2.1) in senkrechter Projektion oberhalb des zugehörigen Radsatzes (Achse und Rad 10, 11) auf dem Laufwerk (6) abgestützt ist.
2. Schienengliederfahrzeug nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Laufwerk (6) einen Laufwerksrahmen mit zwei in Fahrtrichtung parallel zueinander
verlaufenden Langträgern (14) aufweist.
3. Schienengliederfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das führerstandseitige Ende des Triebkopfes (1) auf einem eigenen Trieblaufwerk (5)
sitzt.
4. Schienengliederfahrzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Triebkopf (1) über Schraubenfedern auf dem Laufwerk (6) abgestützt ist.
5. Schienengliederfahrzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Wagenkasten (2.1) auf zwei quer zur Fahrtrichtung nebeneinander mit Abstand auf
dem Laufwerk (6) stehenden Stützsäulen (17 und 18) elastisch abgestützt ist.
6. Schienengliederfahrzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Wagenkasten (2.1) oberhalb der seinen Masseschwerpunkt aufnehmenden
waagerechten Ebene auf dem Laufwerk (6) abgestützt ist.
7. Schienengliederfahrzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß am Fahrwerk (6) in dessen Längsmitte beidendig je eine Kuppelstange (20 bzw. 21)
kardanisch angelenkt ist, von welchen eine (20) mit dem Triebkopf (1) und die andere (21) mit
dem Wagenkasten (2.1) kardanisch verbunden ist.
8. Schienengliederfahrzeug nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die mit dem Triebkopf (1) verbundene Kuppelstange (20) länger als die mit dem
Wagenkasten (2.1) verbundene Kuppelstange (21) ist.
9. Schienengliederfahrzeug nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die mit dem Triebkopf (1) verbundene Kuppelstange (20) vom Laufwerk (6) aus nach
oben geneigt verläuft.
10. Schienengliederfahrzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 7 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die mit dem Wagenkasten (2.1) verbundene Kuppelstange (20) zumindest annähernd
waagerecht verläuft.
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