DE19742279A1

DE19742279A1 - Schienenfahrzeug

Info

Publication number: DE19742279A1
Application number: DE1997142279
Authority: DE
Inventors: Norbert Dipl Ing Wilzewski
Original assignee: BRAEUTIGAM RUHRTHALER TRANSPOR
Current assignee: BRAEUTIGAM RUHRTHALER TRANSPOR
Priority date: 1997-09-25
Filing date: 1997-09-25
Publication date: 1999-04-01

Description

Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug, insbesondere einen Wagen eines Untertageverbandes mit Laufwerk und Untergestell, auf dem ein Aufbau für Personen oder Lasten befestigt ist.

Bekannte Zugverbände für die Beförderung von Personen oder Material unter Tage weisen eine schwere Lokomotive mit angehängten oder zwischengesetzten Wagen auf. In derartigen Zügen ist die angehängte Nutzlast, das heißt das Wagengewicht und das Materialgewicht immer als Totlast anzusehen. Damit diese hohe Totlast beschleunigt und vor allem sicher gebremst werden kann, ist der Einsatz schwerer Lokomotiven erforderlich. Diese müssen mit einem prozentualen Traktionsanteil von ca. 40% des Zuggesamtgewichtes, an der Reibgrenze arbeitend, die volle Antriebs- und Bremsleistung über die Lokomotivfahrwerke auf die Schiene übertragen. Die gesamte Zugmasse setzt sich somit aus der schweren Lokomotivmasse und der Totmasse zusammen. Beide schweren Einheiten müssen beschleunigt, gezogen und gebremst werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein leistungsfähiges Zugsystem zu schaffen, das schwere Lokomotiven nicht benötigt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Aufbau mindestens zwei einzelne gleiche Module aufweist, die Personen oder Lasten aufnehmen.

Hierdurch wird die Totmasse ausgenutzt und in Traktionsmasse umgewandelt, so daß auf den Einsatz schwerer Lokomotiven verzichtet werden kann. Mit einer derartigen Umwandlung steigt der prozentuale Traktionsanteil auf ca. 95% an. Damit wird auch der erforderliche Reibwert für die Übertragung der vollen Antriebs- und Bremsleistung drastisch reduziert. Die Gleit- und Schleuderneigung der Traktionsräder ist nahezu ausgeschlossen. Vor allem wird die bewegte Zuggesamtmasse um 30% reduziert. Alle damit verbundenen Kenngrößen Antriebsleistung, Bremsleistung, Kraftstoffverbrauch, Verschleiß etc. reduzieren sich entsprechend.

Das erfindungsgemäße Zugkonzept führt zu einem modernen und leistungsfähigeren System, das die moderne Antriebstechnik unter Tage nutzt. Der Aufbau aus kleinen Modulen ermöglicht einen auf jede Verhältnisse optimalen Zugaufbau, bis hin zu kleinsten, schnellfahrenden Schienenbussystemen, wenn andere Energiemodule (z. B. "Wieselmodul") als Energieerzeuger verwendet werden. Insbesondere sind folgende Vorteile gegeben:

1. Der modulare Aufbau ermöglicht eine genaue Abstimmung auf spezielle Betriebsverhältnisse. Mit einheitlichen, gleichen Modulen können längere oder kürzere Wagen- oder Zugverbände aufgebaut werden. Die Investitionskosten für einen hier betrachteten Personenschnellzug berücksichtigen mit diesem System viel stärker die zu befördernde Personenzahl als bei früheren herkömmlichen Zugkonzepten. Zugverbände für geringe Personenzahlen erfordern demnach deutlich geringere Investitionskosten.
2. Bei Schäden an einzelnen Modulen können diese leicht ausgetauscht werden. Das senkt die Instandhaltungskosten und erhöht die Flexibilität des Betreibers.
3. Durch die angetriebenen Personenwagen wird die gesamte bewegte Masse des Personenzuges um ca. 30% gegenüber herkömmlichen Konzepten reduziert.
4. Der Kraftstoffverbrauch reduziert sich um 30%.
5. Der Verschleiß der Bremsklötze wird wegen der weniger abzubremsenden Energie um 30% reduziert. Die Aufteilung der Bremskraft auf viele Bremsscheiben (und damit weniger Bremsenergie pro Scheibe bzw. Klötze) erhöht die Lebensdauer der Bremsanlage deutlich.
6. Das Traktions- und Bremsgewicht erreicht bei diesem Konzept ca. 95% der Zuggesamtmasse. Bei herkömmlichen Konzepten liegt das Traktions- und und Bremsgewicht nur bei ca. 40% der Zuggesamtmasse.
7. Durch die dadurch sehr geringen Traktionskräfte pro Antrieb liegt der erforderliche Reibwert so niedrig, daß ein Durchdrehen und Blockieren der Räder nahezu ausgeschlossen ist.
8. Die Aufteilung der Antriebsleistung auf mehrere Antriebseinheiten, Räder etc., belastet die Antriebsteile deutlich weniger und erhöht die Standzeiten.
9. Der Dieselmotor wird geringer belastet, dadurch Lebensdauererhöhung.
10. Die Beschleunigung und Verzögerung wird deutlich verbessert.
11. Der Bremsweg gemäß der Berechnungsmethode nach Epping (incl. 2 sec. Ansprechzeit) beträgt für 120 Personen bei dem herkömmlichen Konzept ca. 75 m und bei dem neuen Triebwagenkonzept nur ca. 50 m.
12. Der nach Epping erforderliche Reibwert liegt demnach bei der herkömmlichen Technik bei u = 0,17 und bei der neuen Technik bei unter u = 0,09.
13. Wird bisher 130 kW über 4 Achsgetriebe und 8 Räder übertragen, so beträgt die Belastung 16 kW/Rad. Das Triebwagenkonzept mit 6 Personenwagen und einem Energiemodul entsprechend 14 Drehgestellen mit 56 Rädern muß bei gleicher Antriebsleistung nur 2,5 kW/Rad übertragen.
14. Das Antriebskonzept bringt deutliche Vorteile über die Betriebssicherheit, eingesparte Wartungszeiten und die wegfallende Reparaturanfälligkeit verschiedener Antriebskomponenten.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch ein Personenmodul

Fig. 2 ein Fahrwerksmodul

Fig. 3 ein Last-, Energie- und/oder Antriebsmodul

Fig. 4 ein Verlagerungsmodul oder Untergestellmodul

Fig. 5 einen Personenwagen

Fig. 6 einen Zugverband mit Steuerwagen an beiden Enden

Fig. 7 einen Zugverband mit Steuermodulen an beiden Enden.

Der Zugverband besteht aus angetriebenen Personenwagen 1, einem gleichfalls angetriebenen diesel-hydraulischen oder diesel-elektrischen Energiemodul 2, und den beiden Steuerwagen 3, die an den beiden Zugenden angeordnet sind.

Der Zugverband ist aus kleinen Modulen aufgebaut und kann den unterschiedlichsten Betriebsverhältnissen angepaßt werden. Die Module sind im einzelnen:

- Fahrwerksmodul 4 mit Rädern 10, angetrieben hier: Drehgestell
- Verlagerungsmodul 5 zur Aufnahme der Fahrwerksmodule einerseits und der Personenmodule bzw. der Endmodule andererseits
- Personenmodul 6 mit Sitzmöglichkeit für 4 Personen
- Endmodul 7 als Wagenabschluß, Anschlußraum und Stoßfänger
- Energiemodul 2 zur Erzeugung der Antriebsenergie hier: Hydraulik mit HFC Flüssigkeit oder elektrische Energie
- Multifunktionsmodul 8 zur Aufnahme eines Schleifkorbes, Werkzeug oder Behälter für Sprengmittel
- Steuermodul 9 aufsetzbar auf das Untergestell (Verlagerungsmodul) 5.

Bei der hier beschriebenen Version handelt es sich um einen diesel-hydraulischen Antrieb. Der Dieselmotor erzeugt über die direkte Verbindung zur Hydraulikpumpe hydraulische Energie. Über die in den Triebwagen in den Verlagerungsmodulen 5 untergebrachte, feste Verrohrung gelangt die Hydraulikflüssigkeit zu den hydraulisch angetriebenen Drehgestellen. Zwischen den Wagen werden die Leitungen mit Schläuchen und leckölfreien Schnellverschlußkupplungen verbunden. Als Hydraulikflüssigkeit kommt HFC zum Einsatz. Das Arbeitsdruckniveau liegt in der kurzen Beschleunigungsphase bei beginnend 250 bar, fallend auf ca. 100 bar Betriebsdruck. Die Betriebsverhältnisse entsprechen annähernd denen des aufgeteilten Antrieb bei Dieselkatzen.

Statt eines diesel-hydraulischen Antriebs kann auch ein diesel-elektrischer Antrieb angeordnet sein, der einen Generator und Drehstrommotoren mit integrierten Wechselrichtern aufweist.

Beide Achsen der Drehgestelle sind über Getriebe und Achsverbund synchronisiert. Im Drehgestell wird ebenfalls die Not- und Haltebremse angeordnet, die als hydraulisch gelüftete Federspeicherbremse arbeitet. Die sehr kleine erforderliche Leistung pro Antrieb schließt ein Durchdrehen bzw. Blockieren der angetriebenen Räder nahezu aus. Deshalb entfallen weitere Maßnahmen zur Zwangssynchronisation. Die hydraulische Steuerung und Regelung ist seit mehreren Jahren bereits erfolgreich im unter Tage Einsatz.

Eine trockene Abgaskühlung verzichtet auf die sonst üblichen Bauteile zur Wassereinspritzung wie Wassertank, Filter, Pumpen, Keilriemen, Lager, Düsen und Leitungen und auf den kompletten Nachtankvorgang. Das entsprechend größer ausgelegte Kühlersystem stellt dann die max. Abgasaustrittstemperatur sicher.

Ein neues elektrisches Anlaßsystem ermöglicht das Stillsetzen und Starten des Dieselmotors im Bahnhofsbereich aus den Steuerständen des Zuges.

Die Verwendung der neuen elektronischen Überwachungsanlage (System Wiesel) bietet mittelfristig die Möglichkeit die für die Maschinenüberwachung erforderlichen elektronischen Meßstellen zu nutzen und während einer definierten Betriebsphase in einem Festmodul zu speichern. So können Meßwerte während der Betriebsphase erfaßt gespeichert und später ausgewertet werden. Veränderungen über die Zeit geben Auskunft über beginnende Fehler und Störungen.

Das Energiemodul 2 enthält u. a. im Rahmen untergebracht:
Einen Dieselmotor mit Luftansaugung, trockenem Abgassystem und elektrischem Anlasser (Optionen), eine Hydraulikpumpe mit Behälter, einen Dieselkraftstoffbehälter, eine Steuerung und eine Leistungsregelung, ein Kühlsystem für Motorkühlwasser, eine elektrische Anlage und elektronische Überwachung und ein geräuschgedämmtes Dieselabteil und ein separates Multifunktionsabteil.

Die Triebwagen beinhalten u. a.:
Ein Verlagerungsmodul, ein Fahrwerksmodul als angetriebene Drehgestelle mit einem Federspeicher einer Scheibenbremsanlage, fünf viersitzige Personenmodule mit je einer Schiebetür, zwei Endmodule, spielfrei Kupplungen mit Energieverzehreinrichtungen, ein Belüftungssystem, eine Verrohrung bzw. Verschlauchung der Hydraulik und eine ZIS Anlage (Geber).

Die Steuerwagen beinhalten u. a.:
Schwere und stabile Fahrgastzellen, zwei Festradsätze, einen Fahrersitz, eine Einhebel-Steuerung mit Totmannfunktion für Fahren und Bremsen, Anzeigeinstrumente, eine Sicherheitsfahrschaltung, eine Beleuchtungseinrichtung mit Schalter, einen Hörzeichengeber und eine ZIS Anlage (Auswertung).

Claims

1. Schienenfahrzeug, insbesondere Wagen eines Untertagezugverbandes mit Laufwerk (4) und Untergestell (5), auf dem ein Aufbau für Personen oder Lasten befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufbau mindestens zwei einzelne gleiche Module (2, 6) aufweist, die Personen oder Lasten aufnehmen.

2. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Module (2, 6, 9) am Untergestell (5) lösbar befestigt sind.

3. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Untergestell (5) ein Modul (2) befestigt ist, das einen Energieerzeuger, insbesondere einen Antrieb für das Fahrzeug aufweist.

4. Schienenfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Untergestell (5) die Fahrwerke als Module (4) befestigt sind.

5. Schienenfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Untergestell als Modul (5) ausgeführt ist.

6. Schienenfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am vorderen und/oder hinteren Ende des Fahrzeugs ein Endstück des Aufbaus als Modul (7) ausgeführt ist.

7. Schienenfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr Räder (10) jeweils getrennt voneinander angetrieben sind, wobei pro Rad oder Achse ein eigener Antrieb besteht.