DE4012704C2 - Mehrteiliges Straßenfahrzeug, insbesondere für den Personennahverkehr - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein mehrteiliges Straßenfahrzeug, insbesondere für den Personennahverkehr, mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Durch den Aufsatz in: Schienen der Welt, "GLT, eine neue Epoche für öffentliche städtische Beförderungssysteme" Dezember 1988, Seiten 29 bis 36, ist ein gattungsgemäßes innerstädtisches Nahverkehrs­ system (Guided Light Transit, GLT) bekannt, dessen mehrteiliges Fahrzeug aus einem zweiachsigen sowie zwei einachsigen Wagenteilen besteht, die untereinander gelenkig verbunden sind.

Das GLT-Fahrzeug weist an der zweiten und der vierten Achse elektrische Antriebe auf die von einer Fahrleitung oder von einem mitgeführten Diesel-Generator-Satz gespeist werden können. Diese beiden Betriebsarten erlauben, wie es auch in dem Aufsatz näher beschrieben ist, einen vorteilhaften Einsatz unter den wechselnden äußeren Bedingungen, die in einem Stadtgebiet mit Citybereich und Peripherie bzw. Vororten gegeben sind.

Dieser vorteilhaften Kombination von Eigenschaften des GLT-Fahrzeuges stehen jedoch erhebliche nachteilige Merkmale gegenüber, so daß das Ziel, ein der Gesamtaufgabe bestmöglich anpaßbares und komfortables Nahverkehrssystem zu schaffen, in mehreren wichtigen Punkten nicht erreicht wird.

Als besonders nachteilig ist zu werten, daß der gesamte Fußboden sehr hoch über der Fahrbahn liegt. Dadurch ist das Ein- und Aussteigen nur über besondere, hochliegende Haltesteige oder über Treppenstufen möglich. An heutige und zukünftige straßen­ gängige Nahverkehrsfahrzeuge, wie Stadtlinienbusse oder Straßen- bzw. Stadtbahnen wird die Forderung nach einer extrem niedrigen Lage des Fußbodens und nach einem stufenlosen Weg zwischen den Fahrzeugtüren und den Sitzen und Stehplatzflächen gestellt. Das GLT-Fahrzeug kann diese Forderung in keiner Weise erfüllen.

Als ein weiterer gravierender Nachteil des GLT-Fahrzeuges ist anzusehen, daß trotz des hochliegenden Fußbodens, der den Einbau von Aggregaten unterflur zuläßt, noch eine große Anzahl von Aggregaten, die für die elektrischen Antriebe und die bivalente Betriebsweise benötigt werden, in Behältern auf den Dächern der Wagenteile untergebracht werden müssen. Dies hat im einzelnen nachteilig zur Folge, daß die Fahrzeughöhe und damit das Lichtraumprofil wächst, daß der gesamte Aufbau für höhere mechanische Beanspruchung ausgelegt werden muß, daß der Schwerpunkt der Wagenteile besonders hoch liegt, wodurch die Fahreigenschaften beeinträchtigt werden, und daß die Geräte auf dem Dach bei der Montage sowie für Inspektionen, Wartung, Reparatur und Austausch schwer zugänglich sind.

In der FR 2 600 606 ist ein Schienenfahrzeug für den Personennahverkehr beschrieben, das Portalfahrwerke aufweist, die über einer niederflurigen Fahrgastzelle durch eine Trag- und Versorgungseinheit verbunden sind. Die Portalfahrwerke enthalten Traktions­ motoren in Hochlage und Wellen und Winkelgetriebe zur Übertragung der Antriebs­ leistung auf die Räder. Weitere Aggregate, dort als Betriebsmittel benannt, können in den Portalen daher nicht untergebracht werden. Sie müssen in der Trag- und Versorgungseinheit über der Fahrgastzelle angeordnet werden.

Die durch diese Anordnung bedingten Nachteile sind ähnlich denen bei dem GLT-Fahr­ zeug: größere Fahrzeughöhe, ungünstige Schwerpunktlage, schlechte Zugänglichkeit der Aggregate und eine Verstärkung der tragenden Konstruktion sowie die damit ver­ bundene größere Masse.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, durch ein neues Raumkonzept ein mehr­ teiliges Straßenfahrzeug für den Personennahverkehr zu schaffen, das die erwähnten Nachteile des GLT-Fahrzeuges und des Schienenfahrzeuges nach FR 2 600 606 nicht aufweist, das also mühelos zugängliche, extrem niederflurige Fahrgasträume bietet und außerdem die Unterbringung der Aggregate für elektrische Antriebe und wechselnde Betriebsarten in einer Weise ermöglicht, die die Bauhöhe des Fahrzeuges möglichst klein hält, große Dachlasten vermeidet, die Schwerpunktlage verbessert und dabei noch konstruktive sowie montage- und wartungstechnische Erleichterungen mit sich bringt.

Darüber hinaus soll mit der Erfindung eine vorteilhafte Basis geschaffen werden für ein variabel ausrüstbares Nahverkehrssystem, das weitere Möglichkeiten im Hinblick auf emissionsfreies Fahren in besonderen Schutzbereichen, wie historischen Altstädten, Fußgängerbereichen, Wohngebieten und Klinik-, Kur- und Erholungszonen erschließt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Durch die Schaffung von Einbauräumen in Bereichen der Wagenteile, die an nieder­ flurige Fahrgasträume in Längsrichtung anschließen, wird eine im Vergleich zum angeführten Stand der Technik vorteilhaft geänderte Anordnung von Aggregaten erreicht.

Die Aggregate, vorzugsweise solche, die einzelnen Antrieben, Achsen oder Wagen­ teilen zugeordnet sind, also z. B. leistungselektronische Einheiten für die Speisung der Traktionsmotoren, Steuer-, Regel- und Überwachungseinrichtungen, Schalt- und Schutz­ geräte, Lüftungs-, Heizungs- und Klimaanlagen, werden in diesen Einbauräumen über Rädern und Fahrwerken angeordnet, so daß die Dächer der Wagenteile weitestgehend frei bleiben von Auf- und Einbauten.

Die aufgezählten wesentlichen Nachteile des GLT-Fahrzeuges, die auch andere Fahr­ zeugkonzepte mit Aggregateansammlungen auf dem Dach aufweisen, werden durch die Erfindung vermieden.

Zudem kann freier Platz in den Einbauräumen genutzt werden für die Unterbringung von Aggregaten, die gemeinsamen Funktionen mehrerer Wagenteile dienen, wie z. B. der Bordstromversorgung und Energiespeicherung, aber auch der Nutzung unterschiedlicher Energiequellen oder -zuführungsweisen. Diese Aggregate finden vorzugsweise Platz über nicht angetriebenen Achsen.

Die Aggregate in den Einbauräumen über Rädern und Fahrwerken sind für Montage, Inspektion, Wartung, Reparatur und Austausch von der Fahrzeugaußenseite her zu­ gänglich. Für diese Arbeiten sind weder Gruben noch hochstehende Bühnen mit Sicherungseinrichtungen erforderlich.

Das erfindungsgemäße Raumkonzept weist darüberhinaus noch weitere Vorteile auf, die bei bekannten mehrteiligen Fahrzeugen nicht oder nicht in dem Maß gegeben sind.

Das neue Raumkonzept ergibt eine klare Abgrenzung zwischen den Fahrgasträumen und den Räumen, in denen die technisch-funktionelle Ausrüstung anzuordnen ist. Dadurch sind diese Räume ohne Einschränkungen für ihre Bestimmung optimiert gestaltbar. So gibt es in den Fahrgasträumen keine Radgehäuse, die dort Grundfläche beanspruchen und besonders bei niedrig liegenden Fußböden wegen ihrer Höhe für Fahrgäste nicht nutzbar sind. Und in den Einbauräumen sind die Aggregate durch kurze Leitungen übersichtlich und mit geringstem Aufwand miteinander verbunden. Besonders elektrische Kabel, die der Übertragung von Antriebs- und Bremsleistung zwischen leistungselektronischen Umrichtern und Motoren dienen und störende oder gefährliche elektromagnetische Strahlung aussenden, können in den Einbauräumen wirksam abgeschirmt und auf ausreichender Distanz zu Personen geführt werden.

Das neue Raumkonzept fördert auch die Standardisierung und damit die Verbilligung von Bauteilen und Aggregaten, weil ihre Konstruktion trotz aller Variabilität in der Belegung der Einbauräume immer denselben Bedingungen unterliegt. Einheitlich gestaltete Einbauräume erlauben auch eine einheitliche Anordnung bestimmter Aggregate an einem für ihre Funktion am besten geeigneten Platz besonders dann, wenn sie in jedem Wagenteil benötigt werden. Dies trifft z. B. auf Lüftungs-, Heizungs- und Klimaanlagen zu. Sie werden hier zweckmäßig auf der den Türen abgewandten Wagenseite im oberen Teil der Einbauräume angeordnet. Hier kann die relativ sauberste Frischluft angesaugt werden und die Luftverteilung über einen Längs­ kanal in den Fahrgastraum ohne Umwege erfolgen.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Fahrzeugkonzepts besteht darin, daß alle Fahrgasträume zwischen zwei Achsen liegen und keine verstärkt vertikal schwingenden Fahrzeugüberhänge dafür herangezogen werden. Außerdem ist die Nickneigung der Wagenteile, die bei herkömmlichen Gelenkbussen stört, prinzipbedingt schon sehr gering, weil die Masse der Aggregate nahe und über den Achsen konzentriert ist und die Abstützpunkte der Wagenteile nahe an ihren Enden liegen. Damit ist für die Fahr­ gäste ein deutlicher Komfortgewinn verbunden.

Die Anordnung schwerer Komponenten über den Fahrwerken, d. h. über der Abstützung auf die Straße, erspart Aufwand zur horizontalen Weiterleitung von Kräften und damit Gewicht und Kosten. Ein Beispiel hierfür sind die Traktionsbatterien.

Aber auch im Vergleich zur seitlichen Unterfluranordnung von Aggregaten ergibt sich durch das neue Raumkonzept ein Vorteil. Die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung hochwertiger Aggregate im Fall einer Kollision ist über den Rädern; also in mehr als 1 m Höhe über der Straße, erfahrungsgemäß sehr gering. Bei elektrochemischen Speichern können dadurch auch chemische Folgeschäden vermieden werden.

Für mehrteilige Nahverkehrs-Straßenfahrzeuge, die mit dem Ziel gebaut werden, voll und extrem niederflurige Fahrgasträume zu bieten, stellt aus diesen Gründen die Bauweise nach Anspruch 1 eine bestmöglich ausgewogene gemeinsame Lösung dar unter positiven Aspekten bezüglich Fahrzeughöhe, Schwerpunktlage, Fahrstabilität, Anordnung schwerer Aggregate und Auslegung tragender Strukturen, Einbau und Zugänglichkeit der Aggregate, Einsatz dezentraler elektrischer Antriebsanlagen, Fahrgastraumgestaltung, Fahrkomfort, Standardisierung von Wagenteilen und Aggregaten, Grundflächennutzung, Schutz hochwertiger Ausrüstung bei Kollisionen und der Frischluft- und Kühlluftführung.

Die Ausgestaltungen der Erfindung nach den Ansprüchen 2 bis 4 haben im einzelnen und in ihrer Kombination noch weitere besondere Vorteile.

Wenn die tragende Struktur des Bereichs, der die technische Ausrüstung (Räder, Fahrwerkselemente, Lenkung, Aggregate in Einbauräumen darüber) enthält, als verjüngter Fortsatz nach Anspruch 2 ausgebildet ist, wird die Festigkeit und Verwindungssteifigkeit des Wagenteils durch Querwandelemente am Übergang zum Fahrgastraum erhöht, so daß die Kräfte aus Aggregategewicht und Nutzlast insbesondere bei Wankbewegungen besser aufgenommen werden können.

Wird die Verjüngung der tragenden Struktur in Richtung der Wagenbreite nach Anspruch 3 auf die Dimension eines üblichen mittigen Durchganges zum nächsten Wagenteil vorgenommen, so entstehen an den Außenseiten der Wandungen des Durchgangs oberhalb der Räder und von diesen durch strukturverstärkende, im wesentlichen waagrechte Wände getrennt, großvolumige, vertikal orientierte Einbauräume, die eine beliebige innere Unterteilung in Anpassung an Aggregatedimensionen gestatten.

Da die dem Anspruch 4 dienenden schützenden Türen oder Klappen und ihre Be­ grenzungen ohne besondere Festigkeitsbedingungen gestaltet werden können, ist auch für die Zugänglichkeit und den Ein- und Ausbau von ganzen Aggregategruppen von außen der größte Freiheitsgrad gegeben.

Nach Anspruch 5 ist mit einer Faserverbund-Bauweise ein besonders leichtes Nahverkehrsfahrzeug zu bauen.

Anspruch 6 behandelt den Abschlußbereich des letzten Wagenteils, der besonders geeignet ist, die Aggregate für abwechselnd oder parallel betreibbare Arten der Energieversorgung und -umwandlung aufzunehmen.

Die Ansprüche 7 und 8 weisen auf die Maximalausstattung des Fahrzeuges im Hinblick auf Lenkbarkeit und Antriebsauslegung bzw. Traktion hin.

Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung und in Verbindung mit den Unteransprüchen.

Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines einachsigen Wagenteils des erfindungsgemäßen Straßenfahrzeuges,

Fig. 2 einen Schnitt durch das einachsige Wagenteil entlang der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 den Kurvenlauf einer ersten Ausführungsform des mehrteiligen Straßenfahrzeuges gemäß der Erfindung,

Fig. 4 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform des Straßenfahrzeuges,

Fig. 5 eine Draufsicht auf das mehrteilige Straßenfahrzeug bei abgenommenem Fahrzeugdach, wobei die Fahrgasträume und die daran anschließenden Bereiche für die Räder und Fahrwerke schematisch dargestellt sind.

In dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel eines sechsteiligen Straßenfahr­ zeuges sind mit 1 ein zweiachsiges Wagenteil sowie mit 2-6 einachsige aufgesattelte Wagenteile bezeichnet. Für die gelenkig verbundenen Wagenteile 1-6 wurde hierbei die Darstellung analog zu Fig. 2 gewählt. Die Wagenteile 1-6 sind jeweils in Längsrichtung geteilt in einen niederflurigen Fahrgastraum 10 und einen daran anschließenden Bereich 11, in dem oberhalb der Räder 8, 9 und der zugehörigen Fahrwerkselemente große Einbauräume vorhanden sind, die mit Aggregaten in zweckmäßig wählbarer Kombination belegbar sind.

Alle Wagenteile 1-6 sind gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 2 an ihren achsseitigen Enden jeweils als verjüngter Fortsatz 14 ausgebildet, der den Wagenteilen eine besondere Stabilität gibt und zur Einleitung der Fahrwerks­ kräfte und zur Befestigung der den Achsen zugeordneten Aggregate dient.

In den Wagenteilen 1-6 liegen die Bereiche 11 mit den Einbauräumen für Aggregate zu beiden Seiten der verjüngten Fortsätze 14. Das zweiachsige Wagenteil 1 enthält vor dem Fahrgastraum 10 eine Fahrerkabine 12. Das in Fahrtrichtung letzte Wagenteil 6 weist im Bereich seines verjüngten Fortsatzes 14 einen Abschlußbereich 13 auf, in dem weitere Aggregate, wie z. B. ein Dieselgeneratorsatz oder ein Schwungrad­ speicher untergebracht werden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform nach Anspruch 3 können die verjüngten Fortsätze 14 einen Notdurchstieg 15 bzw. einen Durchgang 16 zum Fahrgastraum 10 des benachbarten Wagenteils aufweisen.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist das Fahrzeug mit Allradlenkung nach Anspruch 7 bei kleinstem Wendekreis R_W dargestellt. Dabei genügt eine wesentlich schmalere Fahrbahn als für einen konventionellen zweiachsigen Bus erforderlich wäre.

In Fig. 4 und 5 ist eine rohdimensionierte Auslegung eines dreiteiligen Straßenfahr­ zeuges dargestellt. Es besteht aus einem zweiachsigen Wagenteil 1 sowie zwei einachsigen aufgesattelten Wagenteilen 2 und 6. Das einachsige Wagenteil 6 weist wiederum einen Abschlußbereich 13 auf, der zur Unterbringung umfangreicher Aggregate, z. B. für besondere Arten der Energiespeicherung oder -umwandlung mit den Bereichen 11 zu einem großen Aggregatebereich zusammengelegt ist.

In Fig. 5 sind zur Gegenüberstellung der Möglichkeiten zwei der wichtigsten Gelenk- und Antriebsvarianten aufgenommen worden. Im Achs- und Gelenkbereich zwischen dem zweiachsigen Wagenteil 1 und dem einachsigen Wagenteil 2 sind ein Motor 17 und ein Differentialgetriebe 18 mittig angeordnet. Die Bauhöhe dieser Komponenten erlaubt nur einen Notdurchstieg 15 mit Treppenstufen, der eher für den Räumungs- oder Notfall geeignet ist. Am Übergang vom einachsigen Wagenteil 2 zum einachsigen Wagenteil 6 sind Einzelradantriebe 19 und 20 für die Räder 9 und 8 angedeutet. Ein derartiger Einzelradantrieb ermöglicht einen im Fahrgastbetrieb nutzbaren stufenlosen Durchgang 16 zwischen den Wagenteilen.

Erfindungsgemäße Fahrzeuge mit den beschriebenen vielfältigen Vorteilen eignen sich zusammen mit bekannten Möglichkeiten der Lenkung, der Spurführung und der Energieversorgung in besonderer Weise dazu, ein äußerst vielseitiges und den jeweiligen Erfordernissen voll anpaßbares Nahverkehrssystem zu gestalten.

Claims (8)

1. Mehrteiliges Straßenfahrzeug, insbesondere für den Personennahverkehr, mit wenigstens einem ersten zweiachsigen Wagenteil (1) und wenigstens einem weiteren, einachsigen aufgesattelten Wagenteil (2-6), wobei die Wagenteile (1-6) untereinander gelenkig verbunden sind und zumindest zwei der Achsen elektrisch angetrieben und die Räder (8, 9) wenigstens einer Achse lenkbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Wagenteil (1-6) in Längsrichtung geteilt ist in einen niederflurigen Fahrgastraum (10), dessen Dach weitestgehend frei ist von Auf- oder Einbauten, und in einen daran anschließenden Bereich (11), in welchem auf wenigstens einer Wagenseite oberhalb des Rades (8) und der zugehörigen Fahrwerks­ elemente ein entsprechend dieser Grundfläche großvolumiger und variabel belegbarer Einbauraum vorhanden ist, in dem Aggregate für Lüftung, Heizung, Klimatisierung, elektrische Antriebssteuerung, Bordstromversorgung, Energiespeicherung und/oder weitere Fahrzeugfunktionen angeordnet sind.

2. Mehrteiliges Straßenfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die tragende Struktur des Bereichs (11) als ein bezüglich seiner Breite verjüngter und längs ausgerichteter Fortsatz (14) des Fahrgastraumes (10) ausgebildet ist.

3. Mehrteiliges Straßenfahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der verjüngte Fortsatz (14) eines Wagenteils (1-5) einen Durchgang (16) oder Notdurchstieg (15) zum Fahr­ gastraum des benachbarten Wagenteils aufweist.

4. Mehrteiliges Straßenfahrzeug nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß an den Außenseiten der verjüngten Fortsätze (14) oberhalb der Räder die Aggregate schmutz- und feuchtigkeits­ geschützt angeordnet sind.

5. Mehrteiliges Straßenfahrzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die tragenden Strukturen der Wagenteile (1-6), jedoch zumindest der Bereich (11), in Faserverbund-Bauweise ausgebildet sind.

6. Mehrteiliges Straßenfahrzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich (11) des in Fahrtrichtung letzten Wagenteils (6) als Abschlußbereich (13) ausgebildet ist, in dem weitere Aggregate wie ein Diesel-Generator-Satz, ein Schwungradspeicher und/oder eine weitere Fahrerkabine angeordnet ist.

7. Mehrteiliges Straßenfahrzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß alle Achsen lenkbare Räder (8, 9) aufweisen.

8. Mehrteiliges Straßenfahrzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die nachlaufende Achse des zweiachsigen Wagenteils (1) und die Achsen aller einachsigen Wagenteile (26) mit achsweisen Antrieben durch einen Motor (17) über ein Ausgleichsgetriebe (18) und Halbwellen oder mit Einzelradantrieben ausgerüstet sind.