DE10314550A1

DE10314550A1 - Articulated connection for articulated trains

Info

Publication number: DE10314550A1
Application number: DE2003114550
Authority: DE
Inventors: Gerhard Schmidt
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2004-10-28
Also published as: EP1470982A2; EP1470982A3

Abstract

Für die Anbindung des die Wagen eines Gliederzuges verbindenden Gelenks (2) an den jeweiligen Wagenkasten (1) ist ein Gelenkträger (3) vorgesehen. Im Bereich der Gelenke (2) ist jeweils ein Fahrwerk (9) angeordnet. Die Einleitung von Vertikalkräften durch den Gelenkträger (3) in den Wagenkasten-Rohbau erfolgt an mindestens zwei in Längsrichtung voneinander entfernten Abstützungen (5, 6), wobei mindestens eine dieser Abstützungen (6) vom Gelenk (2) her betrachtet hinter der Radachse (4) des Fahrwerks (9) zur Wagenmitte hin angeordnet ist.An articulated support (3) is provided for connecting the joint (2) connecting the carriages of a articulated train to the respective carriage body (1). A chassis (9) is arranged in each case in the area of the joints (2). Vertical forces are introduced through the joint carrier (3) into the body shell on at least two supports (5, 6) which are spaced apart in the longitudinal direction, at least one of these supports (6) viewed from the joint (2) behind the wheel axle (4 ) of the chassis (9) is arranged towards the center of the car.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Anbindung des die Wagen eines Gliederzuges verbindenden Gelenks über einen Gelenkträger an den jeweiligen Wagenkasten, wobei im Bereich der Gelenke jeweils ein Fahrwerk angeordnet ist.The The invention relates to a device for connecting the car a link connecting joint via a joint support to the respective Car body, a chassis being arranged in the area of the joints is.

Die Gliederzuganordnung, d. h., die Verbindung der einzelnen Wagen eines Zuges durch jeweils ein einziges, nur rotatorisch bewegliches Gelenk, ist ein bewährtes Konstruktionsprinzip im Schienenfahrzeugbau. Im Gegensatz zu Einzelwagen mit jeweils zwei Fahrwerken genügt hier ein einziges Fahrwerk je Wagenübergang, womit sich selbst unter Beibehaltung des Abstands die Zahl der Fahrwerke im Zug deutlich reduzieren lässt. Zudem sind die Relativbewegungen an den Wagenübergängen aufgrund der eingeschränkten Freiheitsgrade wesentlich geringer, was die Ausführung von Übergangseinrichtungen wesentlich vereinfacht.The Articulated train arrangement, d. that is, the connection of the individual carriages one Pull through a single joint that is only rotatable, is a proven one Construction principle in rail vehicle construction. In contrast to single wagons with two undercarriages each is sufficient here a single undercarriage per carriage crossing, with which itself while maintaining the distance, the number of trolleys on the train clearly can be reduced. In addition, the relative movements at the car crossings are due to the limited degrees of freedom much lower, which makes the execution of transition facilities essential simplified.

Nachteilig an der Gliederzuganordnung ist, dass die Gelenke außerhalb der Enden der Wagenkästen liegen und Vertikalkräfte somit Versatzmomente erzeugen, die eine große Biegebeanspruchung des Rohbaus hervorrufen. Weiter erschwert wird die beanspruchungsgerechte Gestaltung der Wagenenden durch den Raumbedarf der sich meist mittig unter dem Gelenk befindenden Fahrwerke, insbesondere im Bereich der Radsätze. Insbesondere die weit verbreitete Aluminium-Integral-Bauweise ist für solche hohen Lastkonzentrationen unwirtschaftlich.adversely on the articulated link arrangement is that the joints are outside the ends of the car bodies lie and vertical forces thus generate misalignment moments that exert great bending stress on the bodyshell cause. The design that meets the demands is made even more difficult the wagon ends due to the space requirement which is usually centered below the articulated chassis, especially in the area of the wheel sets. especially the widespread aluminum integral construction is for such high load concentrations uneconomical.

Zur Lösung der Problems der Versatzmomente aus Vertikalkräften sind bisher zwei grundlegend verschiedene Ansätze bekannt:
Die französische Zugeinheit des Typs TGV verwendet in der ursprünglichen Ausführung zur Aufnahme der Gelenke Zwischenrah men, die sich sowohl am Untergestell als auch am Dach abstützen. Bei neueren Ausführungen des TGV sind die Rahmen durch direkt an die Wagenkästen angeschweißte Konsolen ersetzt, die aber einen praktisch identischen Kraftfluss aufweisen. Alle um Achsen in Fahrzeugquerrichtung wirkenden Momente können somit als Kräftepaar auf Untergestell bzw. Dach in Fahrzeuglängsrichtung abgesetzt werden. Diese tragfähige Anbindung der Gelenkträger erlaubt die Verwendung eines Fahrwerks mit nur einem einzigen Paar von in der Querebene des Gelenks angeordneten Sekundärfedern. Einer der Wagenkästen stützt sich über Zwischenrahmen bzw. Konsolen direkt auf den Federn ab, während der andere nur an der Gelenkverbindung hängt. Nachteilig ist, dass die Zwischenrahmen bzw. Konsolen nur einen relativ schmalen Durchgang zwischen den Wagen frei lassen, was bei der Gestaltung von Nahverkehrsfahrzeugen häufig unerwünscht ist.So far, two fundamentally different approaches have been known to solve the problem of misalignment moments from vertical forces:
The original version of the French TGV train unit uses intermediate frames to support the joints, which are supported both on the base and on the roof. In newer versions of the TGV, the frames are replaced by brackets welded directly to the car bodies, but which have a practically identical power flow. All moments acting about axles in the vehicle transverse direction can thus be set off as a pair of forces on the underframe or roof in the vehicle longitudinal direction. This load-bearing connection of the joint supports allows the use of a chassis with only a single pair of secondary springs arranged in the transverse plane of the joint. One of the car bodies is supported directly on the springs via intermediate frames or brackets, while the other only hangs on the articulated connection. It is disadvantageous that the intermediate frames or consoles leave only a relatively narrow passage between the cars, which is often undesirable when designing local transport vehicles.

Im Gegensatz dazu existieren mehrere Ausführungen anderer Fahrzeuge (DESIRO, TALENT, ET 423 bis 426 der Deutschen Bahn AG), bei denen der Gelenkträger nur an der Stirnseite des Untergestells befestigt ist, das damit einer hohen Biegebeanspruchung ausgesetzt ist und entsprechend aufwändig gestaltet werden muss. Zur weitgehenden Entlastung der Gelenkverbindung werden hier im Fahrwerk zwei Paare von Sekundärfedern verwendet, die jeweils direkt unter den Enden der Wagenkästen angeordnet sind. Nachteilig daran ist neben dem aufwändigen Untergestell der erhöhte Platzbedarf sowie der doppelte Bauaufwand für die Sekundärfedern.in the In contrast, there are several versions of other vehicles (DESIRO, TALENT, ET 423 to 426 of Deutsche Bahn AG), in which the joint carrier only is attached to the front of the base, so that one is exposed to high bending stress and is accordingly designed in a complex manner must become. To largely relieve the joint used here in the chassis two pairs of secondary springs, each are located directly under the ends of the car bodies. adversely besides the elaborate Underframe the raised Space requirements and twice the construction work for the secondary springs.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Gelenkanbindung für Gliederzüge die genannten Nachteile zu vermeiden, insbesondere also eine baulich einfache, hinsichtlich der Beanspruchungen günstige und in bezug auf den Raumbedarf kompakte Anbindung zu schaffen.The The invention is therefore based on the object in the case of an articulation for articulated trains the above To avoid disadvantages, in particular a structurally simple, favorable in terms of stress and in relation to the To create space required compact connection.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Einleitung von Vertikalkräften durch den Gelenkträger in den Wagenkasten-Rohbau an mindestens zwei in Längsrichtung voneinander entfernten Abstützungen erfolgt, wobei mindestens eine dieser Abstützungen vom Gelenk her betrachtet hinter der Radachse des Fahrwerks zur Wagenmitte hin angeordnet ist. Durch die Erfindung sind die Nachteile der existierenden Lösungen vor allem dadurch vermieden, dass eine breite Abstützbasis zur Einleitung der Momente besteht und dennoch die Stirnseiten der Wagen oberhalb ihres Untergestells freigehalten sind.This The object of the invention solved, that the introduction of vertical forces through the hinge bracket into the body shell on at least two in the longitudinal direction supports spaced apart takes place, at least one of these supports viewed from the joint arranged behind the wheel axle of the chassis towards the center of the car is. The disadvantages of the existing solutions are present through the invention all avoided by having a wide support base to initiate the Moments, and yet the front of the car above her Underframe are kept free.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.advantageous Embodiments of the invention are specified in the subclaims.

Im weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben, die in der Zeichnung prinzipartig dargestellt sind.in the the invention is further described in more detail on the basis of exemplary embodiments, which are shown in principle in the drawing.

1 zeigt in einer Seitenansicht sowie in einer Draufsicht die Grundanordnung von zwei Wagenkästen 1, die über ein sphärisch bewegliches Gelenk 2 verbunden sind. Die Anbindung dieser Gelenke 2 erfolgt jeweils über einen Gelenkträger 3, der an mehreren Stellen (5 und 6) am zugehörigen Wagenkasten 1 angebunden ist. Über das Gelenk 2 wirkende Vertikalkräfte resultieren durch den Überstand a über den äußeren Abstützpunkt 5 hinaus in einem Moment auf den Gelenkträger 3. Durch die breite Abstützbasis b mit dem außerhalb der Radachse 4 des Fahrwerks 9 gelegenen inneren Abstützpunkt 6 kann dieses Moment durch ein relativ kleines Kräftepaar aufgenommen werden. 1 shows in a side view and in a plan view the basic arrangement of two car bodies 1 that have a spherically movable joint 2 are connected. The connection of these joints 2 each takes place via an articulated support 3 which in several places ( 5 and 6 ) on the associated car body 1 is connected. About the joint 2 Vertical forces result from the projection a over the outer support point 5 out in a moment onto the hinge bracket 3 , Due to the wide support base b with the outside of the wheel axle 4 of chassis 9 located inner support point 6 this moment can be absorbed by a relatively small pair of forces.

Zur Vereinfachung des Untergestells des Wagenkastens 1 kann es vorteilhaft sein, auf die Möglichkeit zur Einleitung der Längskräfte am Wagenende im Bereich der äußeren Abstützung 5 zu verzichten. Dann wird die gesamte Längskraft durch den Gelenkträger 3 über die Radachse 4 hinweg bis zum inneren Abstützpunkt 6 geführt und erst dort in den Rohbau eingeleitet. Da hier im Gegensatz zum Bereich über dem Fahrwerk 9 keine zwingenden Bauraumbeschränkungen bestehen, lässt sich die Anbindung wesentlich leichter konstruktiv umsetzen.To simplify the undercarriage of the car body 1 it may be advantageous to be able to introduce the longitudinal forces at the end of the carriage in the area of the outer support 5 to renounce. Then the entire longitudinal force is exerted by the joint carrier 3 over the wheel axle 4 away to the inner support point 6 managed and only introduced there into the shell. Because here in contrast to the area above the chassis 9 there are no mandatory space restrictions, the connection can be implemented much more easily.

Aufgrund der breiten Abstützbasis b der Anbindung der Gelenkträger 3 kann die exakte Bearbeitung der Montageflächen schwieriger sein. Außerdem sind durch die hohen Beanspruchungen entsprechende elastische Verformungen zu erwarten. Es ist daher vorteilhaft, die Abstützungen 5 und 6 gezielt beweglich auszubilden, um mögliche Winkelfehler frei von Zwängen auszugleichen, wie dies in 2 für die innere Abstützung 6 angedeutet ist.Due to the wide support base b the connection of the joint supports 3 exact machining of the mounting surfaces can be more difficult. Corresponding elastic deformations can also be expected due to the high loads. It is therefore advantageous to use the supports 5 and 6 specifically designed to be flexible in order to compensate for possible angular errors free of constraints, as is the case in 2 for inner support 6 is indicated.

3 zeigt eine Variante der äußeren Abstützung 5. Zur Vereinfachung des Wagenkastenrohbaus und zur Beschleunigung der Fahrwerkmontage werden alle Anschlüsse des Fahrwerks 9 – wie Sekundärfedern 8, Längsmitnahme, Dämpfer und Wankstütze – auf einen Zwischenträger 7 geführt, der über eine einfache Schnittstelle schnell am jeweiligen Wagenkasten 1 zu montieren ist. Dieser Zwischenträger 7 ist zudem noch als äußere Abstützung 5 des Gelenkträgers 3 nutzbar, so dass im Bodenbereich über dem Fahrwerk 9 keinerlei Kräfte in den Rohbau eingeleitet werden müssen. 3 shows a variant of the outer support 5 , To simplify the body shell and accelerate the chassis assembly, all connections of the chassis 9 - like secondary springs 8th , Longitudinal driving, damper and anti-roll support - on an intermediate beam 7 which is quickly connected to the respective car body via a simple interface 1 is to be assembled. This subcarrier 7 is also an external support 5 of the joint support 3 usable so that in the floor area above the chassis 9 no forces have to be introduced into the shell.

Durch eine geeignete Ausbildung und Anordnung der beteiligten Träger 3 und 7 ist es zu erreichen, dass das Fahrwerk 9 auch ohne Demontage der Gelenkverbindung nach unten ausgebaut werden kann.By appropriate training and arrangement of the carriers involved 3 and 7 it is to achieve the landing gear 9 can also be removed downwards without dismantling the articulated connection.

Zur Aufnahme von Energie beim betrieblichen Kuppeln oder bei einem Unfall ist es sinnvoll, eine Relativbeweglichkeit mit zwischengeschalteten, Energie aufnehmenden Elementen zu realisieren. 5 zeigt die Anordnung eines Federapparates 10 zur Energieaufnahme bei der inneren Abstützung 6, womit der gesamte Gelenkträger 3 längsbeweglich ist. Gemäß 6 kann alternativ der Gelenkträger 3 zweiteilig ausgeführt werden, wodurch nur der nahe beim Gelenk 2 liegende und mit dem Federapparat 10 zusammenwirkende Teil des Gelenkträgers 3 beweglich ist.To absorb energy during operational coupling or in the event of an accident, it makes sense to realize a relative mobility with interposed, energy-absorbing elements. 5 shows the arrangement of a spring apparatus 10 for energy absorption in the inner support 6 , with which the entire joint support 3 is longitudinally movable. According to 6 alternatively, the hinge bracket 3 be carried out in two parts, which means that only close to the joint 2 lying and with the spring apparatus 10 cooperating part of the joint support 3 is mobile.

Wegen des durch Fahrmotoren 11, Bremsscheiben und ähnliche Komponenten begrenzten Bauraumes über dem Fahrwerk 9 kann eine in 7 gezeigte Kröpfung des Gelenkträgers 3 nötig werden. Aufgrund des in diesem Falle bestehenden Kraftflusses wird der Gelenkträger 3 relativ hoch belastet. Aber auch in diesem Falle ist die erfindungsgemäße Lösung vorteilhaft, da der Gelenkträger 3 unabhängig vom Wagenkasten 1 aus geeigneten, hoch belastbaren Werkstoffen gefertigt werden kann.Because of that by traction motors 11 , Brake discs and similar components of limited space above the chassis 9 can one in 7 shown offset of the joint support 3 become necessary. Due to the existing power flow in this case, the joint carrier 3 relatively heavily loaded. But even in this case, the solution according to the invention is advantageous because the hinge bracket 3 regardless of the body 1 can be made from suitable, highly resilient materials.

Claims

Device for connecting the joint connecting the carriages of a articulated train ( 2 ) via an articulated support ( 3 ) to the respective car body ( 1 ), whereby in the area of the joints ( 2 ) one chassis each ( 9 ) is arranged, characterized in that the introduction of vertical forces through the joint carrier ( 3 ) in the body shell on at least two supports that are spaced apart in the longitudinal direction ( 5 . 6 ) takes place, whereby at least one of these supports ( 6 ) from the joint ( 2 ) viewed behind the wheel axle ( 4 ) of the chassis ( 9 ) is arranged towards the middle of the car.

Device according to claim 1, characterized in that the articulated support ( 3 ) detachable with the car body ( 1 ) connected is.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the inner support ( 6 ) of the joint support ( 3 ) is designed to absorb the entire longitudinal forces.

Device according to claim 3, characterized in that the inner support ( 6 ) of the joint support ( 3 ) is designed as a quickly releasable connection.

Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the supports ( 5 . 6 ) of the joint support ( 3 ) are designed to be resilient in such a way that angular errors in the order of magnitude of manufacturing tolerances and elastic deformations can largely be accommodated without constraint.

Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the outer support ( 5 ) of the joint support ( 3 ) Part of an intermediate beam ( 7 ) is the one with the chassis ( 9 ) forms an assembly unit and quickly detachable connections on the car body ( 1 ) connected.

Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the support of the joint support ( 3 ) on the intermediate beam ( 7 ) of the chassis ( 9 ) can be released in such a way that the chassis ( 9 ) including the intermediate carrier ( 7 ) can be dismantled downwards without connecting the hinge bracket ( 3 ) to the car body ( 1 ) or to the joint ( 2 ) to solve.

Device according to one of claims 3 to 7, characterized in that the inner support ( 6 ) of the joint support ( 3 ) is longitudinally movable in such a way that reversible and / or irreversible elements ( 10 ) targeted energy can be absorbed.

Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the joint carrier ( 3 ) is divided into at least two parts in a longitudinally movable but torque-transmitting manner, with reversible and / or irreversible elements connected in between ( 10 ) targeted energy can be absorbed.

Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the joint carrier ( 3 ) is cranked upwards in the middle area.

Device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the chassis ( 9 ) one of the two adjacent car bodies ( 1 ) directly or via intermediate supports ( 7 ) and the other car body ( 1 ) no direct support on the chassis ( 9 ), but only via the joint ( 2 ) on the directly supported car body ( 1 ) or on the intermediate beam ( 7 ) is suspended.