DE60111600T2

DE60111600T2 - Wagenkasten eines Schienenfahrzeugs

Info

Publication number: DE60111600T2
Application number: DE60111600T
Authority: DE
Inventors: Emigliano Campus
Original assignee: Alstom SA
Current assignee: Alstom SA
Priority date: 2000-08-30
Filing date: 2001-08-10
Publication date: 2006-05-18
Anticipated expiration: 2021-08-11
Also published as: US6454345B1; EP1184249A1; JP2002120721A; CA2356307A1; US20020024235A1; EP1184249B1; KR20020018017A; DE60111600D1; KR100781814B1; CA2356307C; FR2813262A1; ES2244570T3; FR2813262B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Schienenfahrzeuge und insbesondere auf einen Wagenkasten eines Schienenfahrzeuges.
Die herkömmliche Konstruktion von Schienenfahrzeugen und vor allem von Wagen für Zugeinheiten und insbesondere ihre Serienmontage impliziert die Herstellung eines vollständig verschweißten "Kessels", oder wie in Patent EP0926036 beschrieben, das den aktuellsten Stand der Technik wiedergibt, die Herstellung einer Hybridstruktur eines Wagenkastens mit einer Vorrichtung mit Rahmen, zwei ausgekleideten Seitenflächen und einer Dacheinheit; sowie die Befestigung von Isolier- und Verkabelungselementen für die Beförderung von flüssigen oder gasförmigen Medien (Wasser, Heizmittel bzw. Kühlmittel, Antriebs- bzw. Steuermittel, insbesondere für die Bedienungsautomatik) sowie von elektrischer Energie und schließlich das Anbringen der Auskleidung. Diese Konstruktionsverfahren führen zu einer langen Herstellungszeit und zu hohen Werkzeugkosten.
Außerdem werfen die Verbindungen der Türholme und Öffnungen Dimensionierungsprobleme auf, da sie trotz der Beanspruchung aufgrund der intensiven und wiederholten Belastungen und Spannungen, denen sie ausgesetzt sind, eine ausgezeichnete Zuverlässigkeit aufweisen müssen. Insbesondere die Schweißverbindungen sind besonders empfindlich gegenüber diesen Belastungen und Spannungen.
Mit der Erfindung sollen diese Nachteile beseitigt und die Montagezeit und die Werkzeugkosten reduziert werden.
Die Erfindung hat ebenfalls zum Ziel, eine Struktur eines Wagenkastens für ein Schienenfahrzeug herzustellen, die eine gute Aerodynamik, ein ästhetisches Erscheinungsbild und eine leichte Masse miteinander verbindet, was die Verteilung der Ausrüstungen erleichtert, wenn man eine Zugeinheit mit verteilter Motorisierung herstellen will.
Im Hinblick darauf bezieht sich die Erfindung auf einen Wagenkasten mit einer Hybridstruktur, der eine <<Vorrichtung mit einem Metallrahmen>> aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung, eine <<Dacheinheit>> aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung und zwei <<ausgekleidete Seitenflächen>> aus Verbundwerkstoff besitzt, die jeweils an der Vorrichtung mit einem Rahmen und an der Dacheinheit befestigt sind, dadurch gekennzeichnet dass die Vorrichtung mit einem Rahmen (1) einen Boden und zwei Längsträger besitzt die derart vom Boden in Richtung Dacheinheit verlaufen, dass der Querschnitt der Vorrichtung mit einem Rahmen allgemein U-Form hat.
Aufgrund der Tatsache, dass die Seitenverkleidungen als Montageelemente für die Wagenkastenstruktur eingesetzt werden, hat man die Möglichkeit einer Vorfertigung des Schienenfahrzeuges, was die Montage vereinfacht und beschleunigt, da bereits vorgerüstete Untereinheiten oder Bausteine integriert werden; so kann auch eine durchgehende Verglasung integriert werden, was die Ästhetik des Schienenfahrzeuges erhöht.
Der Wagenkasten kann darüber hinaus eines oder mehrere der nachfolgend genannten Merkmale aufweisen:

– die Längsträger besitzen jeweils eine in einem stumpfen Winkel gebogene untere Seite, die mit dem Boden verbunden ist;
– die Dacheinheit besitzt eine Dachplatte mit einem mittleren Bereich und zwei seitlichen Bereichen, die sich zu beiden Seiten dieses mittleren Bereichs erstrecken, und die in Richtung der Vorrichtung mit einem Rahmen geneigt sind, indem sie sich von dem mittleren Bereich entfernen;
– jede ausgekleidete Seitenfläche besitzt eine Front aus Verbundwerkstoff, die gegenüber einem Längsträger der Vorrichtung mit einem Rahmen angeordnet ist, ein Band aus Verbundwerkstoff, das gegenüber einem seitlichen Bereich der Dacheinheit angeordnet ist, sowie Stützen aus Verbundwerkstoff, welche die Front mit dem Band verbinden;
– die Front aus Verbundwerkstoff verläuft mindestens teilweise im Innern der Vorrichtung mit einem Rahmen;
– das Band aus Verbundwerkstoff verläuft mindestens teilweise im Innern der Dacheinheit;
– die ausgekleideten Seitenflächen bestehen jeweils aus einer Front aus Verbundwerkstoff, die ein oberes Band besitzt, das gegenüber einer Oberkante der Vorrichtung mit einem Rahmen nach außen verläuft, wobei dieses obere Band mit Schrauben an dieser Kante befestigt ist;
– die ausgekleideten Seitenflächen besitzen Bänder, die jeweils an einem seitlichen Bereich der Dacheinheit mit Schrauben befestigt sind;
– die ausgekleideten Seitenflächen besitzen jeweils eine Front aus Verbundwerkstoff, die ein unteres Band besitzt, das gegenüber einer gebogenen unteren Seite der Längsträger nach innen verläuft, und dieses Band ist mit Schrauben an dieser unteren Seite befestigt;
– die ausgekleideten Seitenflächen besitzen Türrahmen;
– die ausgekleideten Seitenflächen besitzen Sitzhalterungen.
– der Wagenkasten besitzt Verglasungen, die an den ausgekleideten Seitenflächen befestigt sind;
– er besitzt Isolierplatten zwischen den Längsträgern, die zu der Vorrichtung mit einem Rahmen gehören, und den Flächen, die zu den ausgekleideten Seitenflächen gehören;
– die Vorrichtung mit einem Rahmen besitzt einen Boden, der mindestens ein Profil mit mehreren Röhren aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung aufweist;
– die Vorrichtung mit einem Rahmen besitzt einen Boden, der Querträger aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung aufweist;
– die Vorrichtung mit einem Rahmen besitzt Längsträger, die mindestens ein Profil mit mehreren Röhren aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung aufweisen;
– die Dacheinheit besitzt mindestens ein Profil aus mehreren Röhren aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung und
– die Vorrichtung mit einem Rahmen und die Dacheinheit besitzen Profile mit mehreren Röhren, in denen kleine Vertiefungen verlaufen, welche Muttern für die Befestigung der ausgekleideten Seitenflächen durch eine Schraubverbindung aufnehmen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsart der Erfindung, die lediglich als Beispiel dient und keinen Anspruch auf Vollständigkeit erhebt, und die durch die beigefügten Zeichnungen veranschaulicht wird. Es zeigen:
1 eine perspektivische, in Einzelteile aufgelöste, schematische Ansicht einer Sektion eines Wagenkasten für ein Schienenfahrzeug gemäß der Erfindung; und
2 in einem Schnitt durch eine Querebene des Schienenfahrzeuges ein Anordnungsbeispiel für eine Verbindung der ausgekleideten Seitenflächen mit der Vorrichtung mit Rahmen oder der Dacheinheit in einem Wagenkasten für ein Schienenfahrzeug gemäß 1 in schematischer Darstellung.
Bei der in 1 dargestellten Sektion des Wagenkastens für ein Schienenfahrzeug handelt es sich um einen <<Kessel>> mit einer Hybridstruktur mit einer <<Vorrichtung mit einem Metallrahmen>> 1, beispielsweise aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung, einer <<Dacheinheit>> 2, ebenfalls aus Metall, die aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung bestehen kann, und zwei <<ausgekleideten Seitenflächen>> 3 aus einem Werkstoff, der unter der Bezeichnung <<Verbundwerkstoff>> bekannt ist, die jeweils an der Vorrichtung mit einem Rahmen und an der Dacheinheit befestigt sind.
Die Vorrichtung mit einem Rahmen 1 besitzt einen Boden 11, der entweder aus Querträgern oder aus Profilen mit mehreren Röhren bestehen kann, sowie einen Längsträger 12 aus Profilen mit mehreren Röhren, die derart vom Boden nach oben in Richtung der Dacheinheit verlaufen, dass der Querschnitt der Vorrichtung mit einem Rahmen allgemein U-Form hat. Die Längsträger 12 besitzen jeweils eine in einem stumpfen Winkel, z.B. bei 135 °, gebogene untere Seite, deren Unterkante 13 mit dem Boden 11 verbunden ist.
Die Dacheinheit 2 besteht auch aus mindestens einem Profil mit mehreren Röhren aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung; sie besitzt eine Dachplatte mit einem mittleren Bereich und zwei seitlichen Bereichen, die sich zu beiden Seiten dieses mittleren Bereichs erstrecken, und in Richtung der Vorrichtung mit einem Rahmen nach unten geneigt sind, indem sie sich von dem mittleren Bereich entfernen; diese Bereiche 22 sind gegenüber dem mittleren Bereich beispielsweise in einem stumpfen Winkel gebogen.
Die ausgekleideten Seitenflächen 3 aus Verbundwerkstoff besitzen jeweils eine Front 31, die gegenüber einem Längsträger 12 der Vorrichtung mit einem Rahmen 1 angeordnet ist, und ein Band 32, das jeweils gegenüber einem seitlichen Bereich 22 der Dacheinheit 2 angeordnet ist, sowie Stützen 33, welche die Front 31 mit dem Band 32 verbinden.
Die Front 31, die gegenüber einem Längsträger 12 angeordnet ist, verläuft im Innern der Vorrichtung mit einem Rahmen 1 und ist von diesem Längsträger 12 durch eine Wärmedämmung und Schalldämmung getrennt, die beispielsweise aus Isolier- oder Dämmplatten 4 (2) bestehen können. Ebenso erstreckt sich das Band 32, das gegenüber einem Seitenbereich 22 der Dacheinheit 2 angeordnet ist, in das Innere dieser Dacheinheit und es ist von diesem Seitenbereich durch eine ähnliche Isolierung oder Dämmung abgetrennt.
Die Front 31, die gegenüber einem Längsträger 12 angeordnet ist, besitzt ein oberes Band 311, das gegenüber einer Oberkante 121 in der Abschrägung der Vorrichtung mit einem Rahmen, von dem aus die Stützen 33 verlaufen, nach außen verläuft; dieses Band 311 wird durch eine Schraubverbindung mit Schrauben, wie nachfolgend beschrieben, an dieser Kante 121 befestigt. Sie besitzt auch ein unteres Band 312, das gegenüber einer gebogenen unteren Seite der Längsträger 12 nach innen verläuft, und an der unteren Seite durch eine Schraubverbindung, insbesondere mittels Schrauben, befestigt ist.
Ebenso sind die Bänder 32 jeweils an einem seitlichen Bereich 22 der Dacheinheit 2 in ähnlicher Art und Weise befestigt.
In die ausgekleideten Seitenflächen 3 sind auch Türrahmen, Sitzhalterungen und die Seitenverkleidung integriert, so dass Öffnungen 5 bzw. durchgehende Verglasungen in die ausgekleideten Seitenflächen 3 integriert werden können.
Bei der Verbindung, die in 2 dargestellt ist, handelt es sich um eine Schraubverbindung, mittels derer das obere Band 311 einer Front 31 der ausgekleideten Seitenflächen 3 an einer oberen Kante 121 eines Längsträgers 12 befestigt wird; bei den anderen Verbindungen der ausgekleideten Seitenflächen 3 mit der Vorrichtung mit einem Rahmen 1 und mit der Dacheinheit 2 kann es sich um analoge Verbindungen handeln.
Wie wir gesehen haben, besitzen die Längsträger 12 vorzugsweise Profile mit mehreren Röhren; im Innern dieser Längsträger 12 verlaufen kleine Vertiefungen 122, von denen eine (diejenige, die der Kante am nächsten liegt) durchgehend mit Schraubenmuttern 6 oder einem Steg ausgestattet ist, der Bohrungen mit Innengewinde aufweist, wobei die Schraubenmuttern 6 vorzugsweise in regelmäßigem Abstand angeordnet sind; das Band 311 an der Front 31 ist gegenüber den Schraubenmuttern 6 für den Durchgang von Schrauben 7, die mit den Muttern verbunden werden, durchbohrt; die Schraubenköpfe sind in Senkungen des oberen Bandes 311 eingebettet; die Kante 121 des Längsträgers ist hier bei ca. 45 ° abgeschrägt; bei getrennten Muttern 6 können die Muttern prismaförmig sein, so dass sie sich ungefähr an die Vertiefung 122 anpassen, in der sie sich befinden, damit sie beim Drehen der entsprechenden Schraube nicht mitgedreht werden; die Köpfe der Schrauben 7 sind durch Metallbänder 8 abgedeckt. In 2 ist auch der obere Teil der Dämm- oder Isolierplatten 4 sowie der untere Teil einer Doppelverglasung 5 zu sehen, die durch Mastixisolierband verklebt ist, das hier am oberen Bereich des Längsträgers gegen die ausgekleidete Seitenfläche 3 sichtbar ist.
Aus dieser Konstruktion ergibt sich eine deutliche Vereinfachung des "Kessels", empfindliche Bereiche im Bereich der Ecken der Verglasungen fallen weg, die Herstellungszeit für den "Kessel" (Einbringen der Öffnungen im Stadium der Untereinheit, Vereinfachung und Reduzierung der Montagezeit, Möglichkeit der liegenden Montage, also Robotisierung der Montage, und geringere Immobilisierung des "Kessels") reduziert sich, die Verkabelung und die Isolierung bzw. Dämmung können im Stadium der Herstellung der Untereinheit erfolgen, der Rahmen und das Dach können vorgerüstet werden, die Präsentation des Schienenfahrzeugs kann geändert werden (z.B. durch Verändern der Anzahl der Fenster und/oder Öffnungen) und eine durchgehende Verglasung ist möglich.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen und dargestellten Ausführungsarten begrenzt. Andere Ausführungsarten sind möglich, ohne dass man sich dadurch aus ihrem Geltungsbereich entfernt.

Claims

Wagenkasten mit einer Hybridstruktur, der eine <<Vorrichtung mit einem Metallrahmen>> (1) aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung, eine <<Dacheinheit>> (2) aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung und zwei <<ausgekleidete Seitenflächen>> (3) aus Verbundwerkstoff besitzt, die jeweils an der Vorrichtung mit einem Metallrahmen (1) und an der Dacheinheit (2) befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mit einem Metallrahmen (1) einen Boden (11) und zwei Längsträger (12) besitzt, die derart vom Boden in Richtung Dacheinheit (2) verlaufen, dass der Querschnitt der Vorrichtung mit einem Metallrahmen allgemein U-Form hat.
Wagenkasten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsträger (12) jeweils eine in einem stumpfen Winkel gebogene untere Seite besitzen, die mit dem Boden verbunden ist
Wagenkasten nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dacheinheit (2) eine Dachplatte mit einem mittleren Bereich (21) und zwei seitlichen Bereichen (22) besitzt, die sich zu beiden Seiten dieses mittleren Bereichs erstrecken, und die in Richtung der Vorrichtung mit einem Metallrahmen (1) geneigt sind, indem sie sich von dem mittleren Bereich (21) entfernen.
Wagenkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede ausgekleidete Seitenfläche (3) eine Front (31) aus Verbundwerkstoff besitzt, die gegenüber einem Längsträger (12) der Vorrichtung mit einem Metallrahmen (1) angeordnet ist, ein Band (32) aus Verbundwerkstoff besitzt, das gegenüber einem seitlichen Bereich (22) der Dacheinheit (2) angeordnet ist, sowie Stützen (33) aus Verbundwerkstoff besitzt, welche die Front (31) mit dem Band (32) verbinden.
Wagenkasten nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Front (31) aus Verbundwerkstoff mindestens teilweise im Innern der Vorrichtung mit einem Metallrahmen (1) verläuft.
Wagenkasten nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Band (32) aus Verbundwerkstoff mindestens teilweise im Innern der Dacheinheit (2) verläuft.
Wagenkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgekleideten Seitenflächen (3) jeweils aus einer Front (31) aus Verbundwerkstoff bestehen, die ein oberes Band (311) besitzt, das gegenüber einer Oberkante (121) der Vorrichtung mit einem Metallrahmen (1) nach außen verläuft, wobei dieses obere Band (311) mit Schrauben (7) an dieser Kante (121) befestigt ist.
Wagenkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgekleideten Seitenflächen (3) Bänder (32) besitzen, die jeweils an einem seitlichen Bereich (22) der Dacheinheit (2) mit Schrauben befestigt sind.
Wagenkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgekleideten Seitenflächen (3) jeweils eine Front (31) aus Verbundwerkstoff besitzen, die ein unteres Band (312) besitzt, das gegenüber einer im stumpfen Winkel gebogenen unteren Seite der Längsträger nach innen verläuft, wobei dieses Band (312) mit Schrauben an dieser unteren Seite befestigt ist.
Wagenkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgekleideten Seitenflächen (3) Türrahmen besitzen.
Wagenkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgekleideten Seitenflächen (3) Sitzhalterungen besitzen.
Wagenkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass er Verglasungen (5) besitzt, die an den ausgekleideten Seitenflächen (3) befestigt sind.
Wagenkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass er zwischen den Längsträgern (12), die zu der Vorrichtung mit einem Metallrahmen (1) gehören, und den Flächen (31), die zu den ausgekleideten Seitenflächen (3) gehören, Isolierplatten (4) besitzt.
Wagenkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mit einem Metallrahmen (1) einen Boden (11) besitzt, der mindestens ein Profil mit mehreren Röhren aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung aufweist.
Wagenkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mit einem Metallrahmen (1) einen Boden besitzt, der Querträger aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung aufweist.
Wagenkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mit einem Metallrahmen (1) Längsträger (12) besitzt, die mindestens ein Profil mit mehreren Röhren aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung aufweisen.
Wagenkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Dacheinheit (2) mindestens ein Profil aus mehreren Röhren aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung besitzt.
Wagenkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mit einem Metallrahmen (1) und die Dacheinheit (2) Profile mit mehreren Röhren besitzen, in denen kleine Vertiefungen (122) verlaufen, welche Muttern (6) für die Befestigung von ausgekleideten Seitenflächen (3) durch Verschrauben aufnehmen.