WO2005090138A1 - In entgegengesetzte richtungen betreibbares fahrzeug, insbesondere schienen- oder magnetschwebefahrzeug - Google Patents

Abstract

Es wird ein in entgegengesetzte Richtungen betreibbares Fahrzeug (4) mit zwei in Abhängigkeit von der gewählten Fahrtrichtung (v) als Bug oder Heck verwendbaren Endabschnitten (4a, 4b) und einer strömungsgünstigen, an den beiden Endabschnitten (4a, 4b) im wesentlichen identisch ausgebildeten Außenkontur beschrieben. Erfin­dungsgemäß sind die beiden Endabschnitte (4a, 4b) mit je einer, entsprechend der Fahrtrichtung in unterschiedliche Positionen einstellbaren Einrichtung (6a, 6b) zur Strömungsverbesserung versehen.

Description

In entgegengesetzte Richtungen betreibbares Fahrzeug, insbesondere Schienen- oder Magnetschwebefahrzeug

Die Erfindung betrifft ein in entgegengesetzte Richtungen betreibbares Fahrzeug gemäß der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Bei Fahrzeugen, die wie z.B. Kraftfahrzeuge beim bestimmungsgemäßen Betrieb stets in derselben Fahrtrichtung betrieben werden, können die Strömungsverhältnisse unabhängig davon, aus wievielen Sektionen die Fahrzeuge zusammengesetzt sind, weitgehend optimiert werden. Dies erfolgt in bekannter Weise z.B. dadurch, daß die Fahrzeuge im Bug- bzw. Heckbereich unterschiedlich und so gestaltet werden, wie es den dort herrschenden Strömungsverhältnissen entspricht. Fahrzeuge, die in entgegen- gesetzte Richtungen fahrbar sein sollen, wie dies z.B. für moderne Schienenfahrzeuge, Magnetschwebefahrzeuge od. dgl. gilt, müssen dagegen besonders im Bereich der beiden entgegengesetzt angeordneten Endabschnitte im wesentlichen identisch ausgebildet sein, damit sich in beiden Fahrtrichtungen gleiche Strömungsverhältnisse und damit gleiche Fahreigenschaften ergeben. Wie in Fig. 1 angedeutet ist, führt dies zu Konturen mit der nachteiligen Folge, daß sich unabhängig von der durch einen Pfeil v beispielhaft angenommenen Fahrtrichtung im jeweiligen Bugbereich vergleichsweise große, in Fig. 1 schematisch dargestellte Turbulenzzonen 1 bilden, die unterhalb von gedachten, eine weitgehend laminare Strömung andeutenden Strömungslinien 2 liegen. Im jeweiligen Heckbereich dagegen wird eine vergleichsweise instabile Turbolenzzone 3 erhalten, deren äußere Grenzbereiche in Abhängigkeit von verschiedenen Einflußgrößen, z.B. der Fahrtgeschwindigkeit oder den Windverhältnissen, unregelmäßigen Schwankungen unterworfen sind und z.B. in Richtung des eingezeichneten Doppelpfeils w hin- und herwandern können. Eine Folge davon ist, daß sich ein verhältnismäßig großer aerodynamischer Fahrtwiderstand ergibt und bei Zugbegegnungen, Tunnelfahrten od. dgl. unerwünscht große Druckschwankungen auftreten. Bei einer entgegengesetzt zum Pfeil y vorgesehenen Fahrtrichtung ergeben sich dieselben Strömungsverhältnisse in umgekehrter Richtung.

Eine Möglichkeit zur Vermeidung ungewünschter Turbulenzen der beschriebenen Art besteht darin, die beiden Endabschnitte des Fahrzeugs vergleichsweise lang und so auszubilden, daß ihre Höhe zu den Enden hin nur allmählich und unter Vermeidung abrupter Übergänge abnimmt. Dadurch entstehen im Fahrzeug jedoch lange, flache Stauräume, die für praktische Zwecke nicht nutzbar sind und die Funktionalität des Fahrzeugs beeinträchtigen.

Das durch die Erfindung zu lösende technische Problem besteht daher darin, bei einem in zwei entgegengesetzte Richtungen zu betreibenden Fahrzeug der eingangs bezeich- nenden Gattung die beschriebenen Turbulenzzonen ohne Änderung der Fahrzeuglänge zu reduzieren bzw. weitgehend zu vermeiden.

Zur Lösung dieses Problems dienen die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Die Erfindung bringt den Norteil mit sich, daß das Fahrzeug sowohl an den jeweils als Bug dienenden Endabschnitten als auch an den jeweils als Heck wirkenden Endabschnitten strömungsgünstiger als bisher gestaltet werden kann, ohne die Außenkon- tur dieser Abschnitte wesentlich ändern und dadurch z.B. ihre Funktionalität beeinträchtigen zu müssen.

Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch die Strömungsverhältnisse bei einem nach dem Stand der Technik hergestellten, in zwei Richtungen zu betreibenden Fahrzeug;

Fig. 2 schematisch die Strömungsverhältnisse bei einem erfindungsgemäßen, ebenfalls in zwei Richtungen zu betreibenden und mit Strömungsprofilen versehenen Fahrzeug;

Fig. 3 eine Seitenansicht des Fahrzeugs nach Fig. 2 im Bereich eines Endabschnitts;

Fig. 4 und 5 Draufsichten auf das Fahrzeug nach Fig. 3 mit zwei Ausführungsbeispielen für einen Träger eines erfindungsgemäßen Strömungsprofils.

Nach Fig. 2 enthält ein allgmein mit den Bezugszeichen 4 bezeichnetes Fahrzeug je einen ersten und zweiten Endabschnitt 4a und 4b. Dabei wird unter der Bezeichnung "Fahrzeug" im Rahmen der vorliegenden Erfindung sowohl ein einzelner, durchgehender Fahrzeugkasten als auch ein aus einer Mehrzahl von Wagenkästen bzw. Sektionen zusammengesetztes Fahrzeug verstanden, wie dies z.B. für Intercity-Züge, Magnetschwebebahnen od. dgl. gilt! Da jedoch die zwischen den Endabschnitten angeordneten, im Dachbereich meistens horizontal ausgebildeten Mittelabschnitte derartiger Fahrzeuge bündig aneinander und an die Endabschnitte anschließen und daher für die Zwecke der vorliegenden Erfindung weniger bedeutsam sind, wurden sie in Fig. 1 und 2 der Einfachheit halber weggelassen. Die gedachten Stromlinien bei Fahrt in Richtung des Pfeils y sind analog zu Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 5 versehen.

Erfindungsgemäß ist am ersten und zweiten Endabschnitt 4a, 4b je eine Einrichtung zur Verbesserung der Strömungsverhältnisse vorgesehen. Jede dieser Einrichtungen enthält vorzugsweise ein am Fahrzeug 4 befestigtes Strömungsprofil 6a bzw. 6b und je einen zu dessen Befestigung am Fahrzeug 4 bestimmten Träger 7 (Fig. 3). Die Strömungsprofile 6a, 6b sind analog zu Tragflächenprofilen strömungsgünstig gestaltet und dienen dazu, die beim Betrieb des Fahrzeugs entstehenden Luftströmungen unter Vermeidung von Turbulenzen umzulenken. Die im Einzelfall zu wählende Form kann berechnet und/oder durch Versuche optimiert werden.

Der Träger 7 dient einerseits der mechanischen Befestigung und andererseits der einstellbaren Lagerung des jeweiligen Strömungsprofils 6a, 6b am zugehörigen Fahrzeugabschnitt 4a bzw. 4b. Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, bei Fahrt des Fahrzeugs 4 in Richtung des Pfeils v das Strömungsprofil 6a an dem dabei als Bug wirkenden, vorderen Endabschnitt 4a z.B. in eine nach vorn ausgefahrene, vom Endabschnitt 4a nach vorn und oben beabstandete erste Position (Fig. 2, links und Fig. 3) und das Strömungsprofil 6b an dem dabei als Heck wirkenden, hinteren Endabschnitt 4b in eine zumindest teilweise in diesen eingefahrene, zurückgezogene Position einzustellen, wie Fig. 2 im rechten Teil deutlich zeigt. Dadurch ist es einerseits möglich, eine in Fig. 2 am ersten Endabschnitt 4a angedeutete Turbulenzzone 8 im Vergleich zur Turbulenzzone 1 nach Fig. 1 wesentlich zu verkleinern und im Bugbereich eine weitgehend laminare Strömung zu erzielen. Andererseits kann eine Turbulenzzone 9, die in Fig. 2 am zweiten, als Heck wirkenden Abschnitt 4b angedeutet ist, im Vergleich zur Turbulenzzone 3 nach Fig. 1 sowohl reduziert als auch stabilisiert werden. Insgesamt werden durch die erfindungsgemäße Einrichtung daher kleinere Fahrtwiderstände und kleinere Druckschwankungen bei Zugbegegnungen, Tunnelfahrten od. dgl. erhalten. Auch eine Reduzierung des Innen- und Außenschalls ist möglich. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß Verwirbelungen von Staub, Wasser, Schnee oder dergleichen vermieden oder stark eingeschränkt werden können, wie sie sonst bei hohen Fahrtgeschwindigkeiten unvermeidlich sind.

Bei einer Fahrt des Fahrzeugs 4 in der zum Pfeil v in Fig. 2 entgegengesetzten Richtung wird das Strömungsprofil 6a eingezogen und in diejenige Stellung gebracht, die in Fig. 2 für das Strömungsprofil 6b gezeigt ist, während umgekehrt das Strö- mungsprofil 6b ausgefahren und in die in Fig. 2 für das Strömungsprofil 6a gezeigte Stellung eingestellt wird. Dadurch wird der Vorteil erzielt, daß sich trotz Anwendung derselben Strömungsprofile 6a, 6b für beide Fahrtrichtungen optimale Strömungsverhältnisse herstellen lassen.

Außerdem zeigt Fig. 2, daß die beschriebenen günstigen Strömungsverhältnisse auch dann erhalten werden, wenn die Außenkonturen der Endabschnitte 4a, 4b gegenüber Fig. 1 unverändert sind. Dadurch ist es möglich, die Funktionalität der Endabschnitte 4a, 4b im Hinblick auf die mögliche Raumausnutzung usw. unverändert zu lassen.

Der Träger 7 kann, wie Fig. 4 und 5 zeigen, unterschiedlich gestaltet werden. Nach Fig. 4 enthält der Träger 7 z.B. ein in einem mittleren Teil des Fahrzeugs 4 angeordnetes Hilfs- bzw. Stützelement 10, während Fig. 5 einen Träger 7 zeigt, der zwei Hilfs- bzw. Stützelemente 11a und 11b aufweist, die z.B. an den beiden Seiten des jeweiligen Endabschnitts 4a, 4b befestigt sind. Im übrigens bestehen die Strömungsprofile 6a, 6b zweckmäßig aus horizontal angeordneten, über die Breite des Fahrzeugs 4 erstreckten und nach Art von Spoilern ausgebildeten Elementen, wie z. B. Fig. 3 zeigt.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, die auf vielfache Weise abgewandelt werden können. Insbesondere ist klar, daß die äußere Kontur der Strömungsprofile 6a, 6b nur ein Beispiel darstellt und in vielfacher Weise anders gestaltet werden könnte. Dasselbe gilt für die äußere Kontur der Endabschnitte 4a und 4b. Weiterhin können andere als die dargestellten Träger 7 und im Prinzip beliebige EinStelleinrichtungen für die Strömungsprofile 6a, 6b vorgesehen werden. Besonders zweckmäßig ist es, die Einstellung der Strömungsprofile 6a, 6b mit Hilfe von Stellmotoren oder Zylinder/Kolben- Anordnungen und so vorzunehmen, daß in den beiden aus Fig. 2 ersichtlichen Positionen sowohl die Abstände der Strömungsprofile 6a, 6b vom zugehörigen Endabschnitt 4a, 4b als auch die Anströmwinkel der Strömungsprofile 6a, 6b verändert werden können. Schließlich versteht sich, daß die verschiedenen Merkmale auch in anderen als den dargestellten und beschriebenen Kombinationen angewendet werden können.

Claims

Ansprüche

1. In entgegengesetzte Richtungen betreibbares Fahrzeug mit je einem in Abhängigkeit von der gewählten Fahrtrichtung als Bug oder Heck verwendbaren Endabschnitt (4a, 4b) und einer strömungsgünstigen, an den beiden Endabschnitten (4a, 4b) im wesentlichen identisch ausgebildeten Außenkontur, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Endabschnitte (4a, 4b) mit je einer, entsprechend der Fahrtrichtung (y) in unterschiedliche Positionen einstellbaren Einrichtung zur Strömungsverbesserung versehen sind.

2. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Einrichtung zur Strömungsverbesserung einen am Fahrzeugkörper befestigten Träger (7) und ein verstellbar am Träger (7) gelagertes Strömungsprofil (6a, 6b) enthält.

3. Fahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Strömungsprofil (6a, 6b) in eine für eine Fahrtrichtung (v) bestimmte Position und eine für eine entgegengesetzte Fahrtrichtung bestimmte Position einstellbar ist.

4. Fahrzeug nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anströmwinkel der Strömungsprofile (6a, 6b) veränderbar ist.

5. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand des Strömungsprofils (6a, 6b) vom zugehörigen Endabschnitt (4a, 4b) veränderbar ist.

6. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Einrichtung zur Strömungsverbesserung ein Stellmotor oder eine Zylinder/Kolben- Anordnung zur Einstellung des Strömungsprofils (6a, 6b) zugeordnet ist.