DE19654993A1 - Underframe structure and deformation element on rail vehicles - Google Patents
Underframe structure and deformation element on rail vehiclesInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Untergestellvorbau mit Energieumwandlungs system für Schienenfahrzeuge mit Mittelpufferkupplung, insbesondere für die Kopf enden von Endwagen in Triebzügen oder Steuer- bzw. Triebwagen, welcher eine primäre Energieumwandlungseinrichtung, die aus einer mit Abreißelementen verse henen Mittelpufferkupplung besteht, welche nach Hubausschöpfung abreißt und in den Kupplungsschacht gleitet, und eine sekundäre Energieumwandlungseinrichtung, die aus seitlich angeordneten Deformationselementen besteht, aufweist.The invention relates to a substructure with energy conversion system for rail vehicles with central buffer coupling, especially for the head ends of end cars in multiple units or control or multiple units, which one primary energy conversion device, which verse with a tear-off elements that middle buffer clutch exists, which breaks off after stroke exhaust and in the coupling shaft slides, and a secondary energy conversion device, which consists of laterally arranged deformation elements.
Es ist ganz allgemein bekannt, daß Betreiber von Schienenfahrzeugen neben der Vervollkommnung der hohen aktiven Systemsicherheit in zunehmenden Maß eine Verbesserung der passiven Sicherheit fordern. Eine Möglichkeit sicherheitsorientier ter Strukturauslegung ist die Schaffung von Deformationszonen. Diese werden vor zugsweise außerhalb der eigentlichen Tragstruktur an geordnet, um eine kosten günstige Instandsetzung zu ermöglichen und Fahrzeug und Insassen vor den Aus wirkungen unfallbedingter Stöße zu schützen. So ist aus der EP 0 621 416 A1 eine Einrichtung bekannt, die beim doppelstöckigen TGV der SNCF verwirklicht ist und auf einer Einteilung des Fahrzeugkastens in kontrolliert deformierbare Bereiche und demgegenüber widerstandsfähige Sicherheitsbereiche beruht. Die kontrollierte De formation wird durch ein in verschiedenen Varianten ausgebildetes Hohlprofil er reicht. Da der deformierbare Bereich nur innerhalb der Tragstruktur liegt, ist mit ho hen Reparaturkosten bereits im Geschwindigkeitsbereich von 10-25 km/h zu rech nen. Dieser Nachteil ist auch in der Einrichtung zu erkennen, welche in der DE 44 40 426 A1 dargestellt ist. Auch hier findet die Deformation nur innerhalb des Wagenkastens statt.It is generally known that operators of rail vehicles in addition to the Perfection of high active system security in increasing degrees Demand improvement of passive safety. A security-oriented option The structural design is the creation of deformation zones. These will be before preferably arranged outside of the actual supporting structure at a cost To enable inexpensive repair and vehicle and occupants before the end protect the effects of accidental impacts. So is from EP 0 621 416 A1 Establishment known, which is realized in the double-decker TGV of the SNCF and on a division of the vehicle body into controlled deformable areas and in contrast resilient security areas. The controlled De formation is formed by a hollow profile formed in different variants enough. Since the deformable area only lies within the supporting structure, ho Repair costs can already be expected in the speed range of 10-25 km / h nen. This disadvantage can also be seen in the device, which in the DE 44 40 426 A1 is shown. Here too the deformation occurs only within the Car body instead.
Durch die DE 36 32 578 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der Kupplung und Defo rmationselemente an einem längsverschieblichen Kupplungsträger angebracht sind. Dieser Kupplungsträger wird von zur Fahrzeugmitte weisenden Konsolen getragen, die an den Längsenden der Außenlängsträger des Untergestellrahmens befestigt und mit Führungen für die sekundäre Energieumwandlungseinrichtung ausgebildet sind. Die sekundäre Energieumwandlungseinrichtung besteht dabei aus seitlich an geordneten Stoßelementen, die über das Kopfende das Fahrzeuges hinausragen und nach Ausschöpfung des Hubes der Mittelpufferkupplung und Überschreitung der Ansprechkraft der Sekundärstufe die überschüssige Energie durch Verformung der an den Konsolen abgestützten Arbeitsglieder umwandeln. Nachteile dieser Erfin dung sind der geringe Stauchungsgrad von unter 50%, der hohe Bedarf an freizu haltenem und für Einbauten nicht nutzbaren Raum im Untergestell durch den längs verschieblichen Kupplungsträger sowie ein hoher Fertigungsaufwand für die Füh rungseinrichtung mit verschiebbaren Kupplungsträger. Außerdem ist durch den gerin gen Abstand von Untergestell und Kupplungsebene die gestalterische Freiheit für die Kopfpartie stark eingeschränkt, eine Einziehung/Abrundung des Kopfes ist kaum möglich was die Einsetzbarkeit des Systems weiterhin einschränkt.From DE 36 32 578 A1 a device is known in the clutch and Defo rmationselemente are attached to a longitudinally displaceable coupling carrier. This coupling bracket is carried by brackets facing the center of the vehicle, which are attached to the longitudinal ends of the outer side members of the underframe and trained with guides for the secondary energy conversion device are. The secondary energy conversion device consists of on the side orderly impact elements that protrude beyond the head end of the vehicle and after exhausting the stroke of the central buffer coupling and exceeding the Responsiveness of the secondary level the excess energy by deforming the Convert working elements supported on the consoles. Disadvantages of this invention the low degree of compression of less than 50%, the high need for free the space in the base frame that cannot be used for built-in components due to the lengthways Slidable coupling carrier and a high manufacturing effort for the Füh tion device with sliding clutch carrier. It is also through the gerin distance from the base and the coupling level gives the designer freedom for the head area is severely restricted, a contraction / rounding of the head hardly possible, which further limits the usability of the system.
Weiterhin ist aus der Praxis ist eine dreistufige Energieumwandlungseinrichtung für Stadtschnellbahnen, ausgeführt an der Baureihe 480/S-Bahn Berlin, bekannt, wo bei die kleinste Einheit aus 2 kurzgekuppelten Fahrzeugen ohne Übergang mit Be triebskupplungen an den Außenenden besteht. Die Einrichtung bezieht sich im Ge gensatz zu der Erfindung speziell auf Stadtschnellbahnen und geht nicht von der Energieumwandlung an nur einer Stirnseite des Kopffahrzeuges aus sondern von der Energieaufnahme an jeder Kuppelstelle und damit an jedem Fahrzeug. Nachtei lig ist das die Auslegung sowohl von Energieaufnahme und ertragbaren Längskräf ten als auch von der Anordnung der seitlichen Verformungselemente nicht für den Zusammenstoß mit Seitenpufferfahrzeugen geeignet ist.Furthermore, a three-stage energy conversion device for is from practice Stadtschnellbahn, executed on the series 480 / S-Bahn Berlin, known where the smallest unit of 2 short-coupled vehicles without a transition with loading drive couplings at the outer ends. The facility refers to the Ge Contrast to the invention specifically on urban express railways and does not go from Energy conversion from only one end of the head vehicle but from the energy consumption at every coupling point and therefore on every vehicle. Night egg Lig is the interpretation of both energy consumption and sustainable longitudinal forces ten as well as the arrangement of the lateral deformation elements not for the Collision with side buffer vehicles is suitable.
Dies gilt auch für die in der DE OS 195 02 217 A1 vorgeschlagene Einrichtung, die in der Baureihe 481/S-Bahn Berlin angewendet wird und die sich von der vorge nannten dadurch unterscheidet, daß die kleinste betriebsfähige Einheit aus 4 Fahr zeugen besteht, die an der ersten und dritten Kuppelstelle mit einer Kurzkupplung und an zweiten Kuppelstelle mit einer Betriebskupplung versehen sind und daß die seitlichen Deformationselemente nur an den Außenenden des aus vier Fahrzeugen bestehenden Verbandes angebracht sind. Nachteilig hierbei ist, daß die Tiefe des Kupplungsschachtes der Einrichtung nicht ausreicht, um bei Zusammenstoß von zwei gleichartigen Fahrzeugen und dem Abriß nur einer Mittelpufferkupplung die volle Verformung der seitlichen Deformationselemente zu gewährleisten, da die ab gerissene Kupplung vorher am Schachtende aufschlägt und es dadurch zu einer wesentlichen höheren Belastung der anschließenden Tragstruktur kommt was eine vorzeitige Deformation dieser zur Folge haben kann.This also applies to the device proposed in DE OS 195 02 217 A1 is used in the 481 / S-Bahn Berlin series and which differs from the named differs in that the smallest operational unit of 4 driving testify that exists at the first and third coupling points with a close coupling and are provided with a service coupling at the second coupling point and that the lateral deformation elements only at the outer ends of the four vehicles existing association are attached. The disadvantage here is that the depth of the Coupling shaft of the device is not sufficient to collide with two similar vehicles and the demolition of only one central buffer coupling to ensure full deformation of the lateral deformation elements, since the ab cracked clutch hits the end of the shaft beforehand, making it one what comes a significantly higher load on the subsequent supporting structure premature deformation of this can result.
Der Erfindung liegt das Problem zu Grunde einen Untergestellvorbau mit Ener gieumwandlungssystem für Schienenfahrzeuge mit Mittelpufferkupplung zu schaffen, welcher die Nachteile bekannter Lösungen weitestgehend reduziert, indem er eine hohe Energie aufnimmt und die Auswirkungen auf Fahrzeug und Insassen beim Zu sammenstoß mit anderen Fahrzeugen mit Seitenpuffern gering hält und für Regel fahrzeuge nach Eisenbahnbetriebsordnung (EBO) uneingeschränkt einsetzbar ist.The invention is based on the problem of a base frame with energy to create a conversion system for rail vehicles with a central buffer coupling, which largely reduces the disadvantages of known solutions by providing a absorbs high energy and the effects on the vehicle and occupants when closing keeps collision with other vehicles with side bumpers low and for rule vehicles can be used without restriction according to the Railway Works Regulations (EBO).
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst. Die Einrichtung besteht in einer erste Stufe aus einer Mittelpufferkupplung mit einer reversibel arbeitenden Patrone mit hoher Energieaufnahme, welche mit einem nahe zu hublosen Gelenk am Untergestell befestigt ist und nach Hubausschöpfung der Patrone und Überschreitung einer definierten Grenzkraft durch kontrolliertes Versa gen von Abreißelementen in einen Schacht mit der definierten Länge z gleitet, und in der zweite Stufe aus seitlichen Deformationselementen mit hohem Stauchungsgrad, Verhältnis von Einbaulänge s zu Verformungsweg y, von mindestens 60%, welche verkleidet und außen mit einer als Aufkletterschutz dienenden Profilplatte versehen sind. Dabei sind die Deformationselemente in ihrer Lage so angeordnet sind das sie auch beim Zusammenstoß mit einem Seitenpufferfahrzeug voll funktionsfähig sind. Durch das Hervorstehen des Rammbocks und des Unterfahrschutzes um die Rest länge r der gestauchten Deformationselemente wird eine stabilisierende Wirkung/Auf kletterschutz für die, bei Überschreitung der max. Auflaufgeschwindigkeit eintre tende, Deformation der Struktur erreicht. Die als machbar erscheinende Auflaufge schwindigkeit (Relativgeschwindigkeit) bei der die Tragstruktur nicht geschädigt wird reicht von 20 km/h für den Zusammenstoß eines 96 t Fahrzeug mit Energieumwand lungssystem gegen 80 t Fahrzeug mit Standard-Seitenpuffern bis zu 50 km/h für den Zusammenstoß von 2 gleichartigen 24 t Fahrzeugen mit Energieumwandlungs system.The object is achieved by the features of the claims. In a first stage, the device consists of a central buffer coupling with a reversibly working cartridge with high energy consumption, which with a close is attached to the base frame without a stroke and after the stroke has been exhausted Cartridge and a defined limit force exceeded by controlled Versa slides into a shaft with the defined length z, and in the second stage consisting of lateral deformation elements with a high degree of compression, Ratio of installation length s to deformation path y, of at least 60%, which disguised and provided on the outside with a profile plate that serves as a climbing protection are. The deformation elements are arranged in their position so that they are are fully functional even when colliding with a side buffer vehicle. By protruding the battering ram and the underrun protection around the rest length r of the compressed deformation elements becomes a stabilizing effect / open climbing protection for those who exceed the max. Enter run-up speed tending deformation of the structure. The casserole that seems feasible Speed (relative speed) at which the supporting structure is not damaged ranges from 20 km / h for the collision of a 96 t vehicle with energy conversion system against 80 t vehicle with standard side buffers up to 50 km / h for the collision of two similar 24 t vehicles with energy conversion system.
Die Vorteile der Erfindung gegenüber bekannten Einrichtungen bestehen insbeson dere darin, daß durch die externe Anordnung der Deformationselemente sowie durch deren Lage und Auslegung die Auswirkungen auf Fahrzeug und Insassen auch beim Zusammenstoß mit Seitenpufferfahrzeugen nach EBO bis zu einer Grenzgeschwin digkeit im Bereich 20-30 km/h, abhängig von den Fahrzeugmassen, gering gehal ten werden. Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Einrichtung durch eine hohe Energieaufnahme an der Zugspitze, dort wo die Energie auftritt, verbunden mit ei nem hohen Stauchungsgrad gekennzeichnet. Durch die Vorgabe der Schachttiefe z = 2.y + 2.x ist sichergestellt, daß auch bei einseitigem Abreißen der Mittelpuffer kupplung die Deformationselemente voll ausgenutzt werden können ohne das die Kupplung vorher am Schachtende aufschlägt. Die Anordnung des Rammbocks und des Unterfahrschutzes in einer Ebene um das Maß r über das Untergestell rausra gend wirkt stabilisierend (Aufkletterschutz) bei einer Deformation der Tragstruktur, welche bei Überschreitung der max. Auflaufgeschwindigkeit nach Hubausschöpfung der Deformationselemente auftreten kann. Die Einrichtung ist durch einfache Befe stigung der Deformationselemente an der Pufferbohle mittels Schrauben ohne zu sätzliche Führung oder Durchdringung der Pufferbohle gekennzeichnet und dadurch leicht austauschbar. Durch die Zurücksetzung des Untergestells ist eine Einziehung der Kopfpartie aus Designgründen möglich, wobei die Deformationselemente, mit einer Verkleidung versehen, hervorstehen.The advantages of the invention over known devices are in particular the fact that by the external arrangement of the deformation elements and by the location and design of which also affect the vehicle and the occupant Collision with side buffer vehicles according to EBO up to a limit speed speed in the range of 20-30 km / h, depending on the vehicle mass, low be. In addition, the device according to the invention has a high Energy absorption at the Zugspitze, where the energy occurs, combined with egg marked with a high degree of compression. By specifying the shaft depth z = 2.y + 2.x ensures that the middle buffer is torn off even on one side coupling the deformation elements can be fully used without the The coupling opens at the end of the shaft beforehand. The arrangement of the battering ram and of the underrun protection on a level by the dimension r over the base frame tends to have a stabilizing effect (protection against climbing) if the supporting structure is deformed, which if the max. Acceleration speed after the stroke is exhausted the deformation elements can occur. The setup is simple The deformation elements on the buffer screed are tightened by means of screws additional guidance or penetration of the buffer screed and characterized easily exchangeable. By resetting the base is a confiscation the head section possible for design reasons, the deformation elements, with provided with a cladding, protrude.
Ein Ausführungsbeispiel soll anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen in:An embodiment will be explained in more detail with reference to the drawings. The associated drawings show in:
Fig. 1 eine Draufsicht des Untergestellvorbaus mit Energieumwandlungssystem, Fig. 1 is a plan view of the base stem with energy conversion system,
Fig. 2 eine Seitenansicht des Untergestellvorbaus mit Energieumwandlungssystem. Fig. 2 is a side view of the sub-frame with energy conversion system.
Aus den Fig. 1 und 2 sind Deformationselemente 1 ersichtlich, welche mittels Mon tageplatten 9 am Untergestellvorbau 2 befestigt sind. Letzterer nimmt die Kupplung 3 auf, die u. a. über Abrißelemente 4 im Kupplungsschacht 5 gehalten ist.From Figs. 1 and 2, deformation elements 1 can be seen, which are attached to the underframe stem 2 by means of mounting plates 9 . The latter receives the coupling 3 , which is held in the coupling shaft 5 by means of demolition elements 4 , among other things.
Bei einem eventuellen Aufprall eines weiteren Schienenfahrzeuges erfolgt nach Er schöpfung des Hubes w einer Kupplung 3, dem Versagen von Abrißelementen 4 und dem Zurückweichen der Kupplung 3 in einen Kupplungsschacht 5 die Lasteinleitung über zwei seitlich an einem Untergestellvorbau 2 in Pufferposition nach UIC ange ordnete Deformationselemente 1. Die Endkraft der Deformationselemente 1 beträgt max. 1350 KN, die ertragbare Längsdruckkraft des Untergestells 1500 KN nach UIC. Durch die Anordnung der Deformationselemente 1 in Pufferposition und durch ihre Endkraft, welche über der Endkraft von UIC-Seitenpuffern liegt, werden die Defor mationselemente 1 und die Seitenpuffer beim Zusammenstoß mit Pufferfahrzeugen voll wirksam. Die Länge z des Kupplungsschachtes 5 setzt sich wie in Fig. 2 darge stellt aus der doppelten Deformationslänge y und dem doppelten Abreißweg x der Abreißelemente 4 zusammen. Der Untergestellvorbau 2 ist um die den Hub w der Kupplung 3 und die Länge r+y der Deformationselemente 1 zurückgesetzt. An der Front der Deformationselemente 1 sind Profilplatten 6 angebracht, um vertikale Ver schiebungen bei Zusammenstoß gleichartiger Fahrzeuge zu vermeiden. Die gesam te Einrichtung, mit Ausnahme der Profilplatten 6, befindet sich hinter einer Verklei dung 7 die lediglich eine Öffnung 8 für die Kupplung 3 besitzt. Der Rammbock 10 und der Unterfahrschutz 11 ragen wie in Fig. 2 dargestellt über das Untergestell 2 um die Restlänge r der Deformationselemente 1 hinaus, dadurch wird eine stabilisie rende Wirkung nach Erschöpfung des Hubes y der Deformationselemente 1 erreicht. In the event of a possible impact of another rail vehicle, the load is introduced after two strokes of a coupling 3 , the failure of tear-off elements 4 and the retraction of the coupling 3 into a coupling shaft 5 via two deformation elements 1 arranged laterally on a base frame 2 in a buffer position according to UIC . The final force of the deformation elements 1 is max. 1350 KN, the tolerable longitudinal compressive force of the base frame 1500 KN according to UIC.The arrangement of the deformation elements 1 in the buffer position and their final force, which lies above the final force of UIC side buffers, make the deformation elements 1 and the side buffers fully effective when they collide with buffer vehicles . The length z of the coupling shaft 5 is, as shown in FIG. 2, represents the double deformation length y and the double tear-off path x of the tear-off elements 4 . The base frame 2 is set back by the stroke w of the coupling 3 and the length r + y of the deformation elements 1 . At the front of the deformation elements 1 , profile plates 6 are attached in order to avoid vertical displacements when a similar vehicle collides. The entire te device, with the exception of the profile plates 6 , is located behind a covering 7 which only has an opening 8 for the coupling 3 . The battering ram 10 and the underride guard 11 protrude, as shown in FIG. 2, beyond the underframe 2 by the remaining length r of the deformation elements 1 , thereby achieving a stabilizing effect after exhausting the stroke y of the deformation elements 1 .
11
Deformationselemente
Deformation elements
22nd
Untergestellvorbau
Underframe stem
33rd
Kupplung
clutch
44th
Abrißelemente
Demolition elements
55
Kupplungsschacht
Coupling shaft
66
Profilplatte
Profile plate
77
Verkleidung
Cladding
88th
Öffnung
opening
99
Montageplatte
Mounting plate
1010th
Rammbock
battering ram
1111
Unterfahrschutz.
Underrun protection.
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