Schienenfahrzeug für einen Fahrbetrieb auf Schienenanlagen mit Schotter-Oberbau

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schienenfahrzeug für einen Fahrbetrieb auf Schienenanlagen mit Schotter-Oberbau. Im Fahrbetrieb solcher Fahrzeuge tritt ein Problem auf, das durch Fachleute als Schotterwirbel, Schotterflug, Schotter- wurf oder Schotterschlag bezeichnet wird.

Dieses Problem ist nachstehend näher erläutert: Eine gebräuchliche Möglichkeit der Schwellenbettung ist der Schotter-Oberbau. Beim klassischen Schotter-Oberbau können einzelne Schottersteine durch Einwirkungen vielfältiger Art, wie herunterfallende Eisklumpen, Vibrationen oder Luftströ¬ mungen, aus dem Gleisbett heraus- und hochgeschleudert wer¬ den. In der Folge werden die Schottersteine vom Unterflurbe¬ reich des Fahrzeuges getroffen und in der Regel mit hoher Ge- schwindigkeit in Fahrtrichtung nach vorne geschleudert. In der weiteren Folge können die Schottersteine wieder im Gleis¬ bett einschlagen. Dabei werden in der Regel mehrere, weitere Steine hochgeschleudert. Es ergibt sich eine selbst aufrecht erhaltende massive Schotterlawine, die zu einer starken Schä- digung der im Unterflurbereich des Schienenfahrzeuges ange¬ ordneten Systemkomponenten führen kann.

Das Problem des Schotterfluges ist vor allem bei Hochge¬ schwindigkeitszügen in Deutschland (ICE) , Frankreich (TGV) , Italien (ETR 500) und Spanien aktuell, die mit Geschwindig¬ keiten oberhalb von 200 km/h verkehren. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schienenfahr¬ zeug auf möglichst einfache Weise derart auszubilden, dass die schädigende Wirkung hochgewirbelter Schottersteine oder anderer Fremdkörper vermieden wird, wobei darüber hinaus die Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer Schotterlawine deut¬ lich reduziert werden soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Fahrzeug in seinem unteren Bereich Abschirmungen, die durch Deflektor-Elemente gebildet werden, für vertikal zur Fahrt¬ richtung verlaufende Flächen am Fahrzeug und an dessen Kompo¬ nenten aufweist, wobei diese Deflektor-Elemente so gestaltet und angeordnet sind, dass auftreffende Schottersteine entge¬ gen der Fahrtrichtung abgelenkt werden.

Der Gegenstand nach der Erfindung führt vorteilhaft zur Rea¬ lisierung folgender Erkenntnisse: Flächige Abschrägungen oder Abschirmungen vor vertikalen Flä¬ chen im Unterflurbereich führen dazu, dass das Fahrzeug beim Einschlagen von Steinen deutlich weniger Impuls auf einschla¬ gende Schottersteine überträgt. Schottersteine werden leicht nach unten beziehungsweise relativ zum Fahrzeug nach hinten abgelenkt. Damit schlagen die Steine in der Folge mit sehr viel weniger Impuls im Schotterbett ein, so dass die Menge der hoch geschleuderten Steine reduziert wird. Da die Ge¬ schwindigkeit eines Schottersteins überdies nach einem Stoß mit einer abgeschrägten Fläche geringer als die Geschwindig¬ keit des Fahrzeuges ist, werden Steine nicht mehr mit dem Fahrzeug in Fahrtrichtung bewegt sondern bewegen sich unter dem Zug nach hinten. Diese beiden Wirkungen führen dazu, dass die Selbsterhaltung des Schotterfluges (Schotterlawine) ver¬ mieden wird. Die Abschrägungen können als schräge Flächen mit einer gegenüber Stößen widerstandsfähigen Oberfläche etwaigen vertikalen oder nicht genügend abgeschrägten Fahrzeugflächen und Fahrzeugkomponenten vorgelagert werden. Sie können ebenso baulich in die relevanten Flächen und Komponenten des Fahr¬ zeuges integriert werden. Die jeweilige Abschrägung ist dabei in Fahrtrichtung vorzusehen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter¬ ansprüchen angegeben.

Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispie¬ len näher beschrieben, die in der Zeichnung jeweils prinzip¬ artig dargestellt ist. Es zeigen

Fig. 1 ein zum Stand der Technik gehörendes Schienenfahr- zeug im Bereich seines Drehgestelles, in Seitenan¬ sicht,

Fig. 2 eine erste Gestaltungsmöglichkeit eines Schienen¬ fahrzeuges nach der Erfindung, in einer der Fig. 1 ähnlichen Darstellung,

Fig. 3 eine zweite Gestaltungsmöglichkeit eines Schienen¬ fahrzeuges nach der Erfindung, ebenfalls in einer Seitenansicht, Fig. 4 die Draufsicht zu Fig. 3,

Fig. 5 eine dritte Gestaltungsmöglichkeit eines Schienen¬ fahrzeuges nach der Erfindung, in Seitenansicht,

Fig. 6 eine vierte Gestaltungsmöglichkeit eines Schienen¬ fahrzeuges nach der Erfindung, in Seitenansicht. Fig. 1 zeigt den Drehgestellbereich eines Schienenfahrzeuges in herkömmlicher Bauart. Die Linie 1 markiert die Oberkante des Schotters, die Linie 2 markiert die Oberkante der Schie¬ nen. Linie 3 stellt die untere Kante des Fahrzeuges bezie- hungsweise dessen Unterbodenwanne dar. Das Drehgestell befin¬ det sich in einem Drehgestellfreiraum 4 des Wagenkastens. Die zum Drehgestell gehörenden Komponenten Motorträger 5, Radsatzwellen 6 und Fahrmotoren 7 befinden sich im Bereich zwischen den Schienen.

Das Schienenfahrzeug soll sich mit hoher Geschwindigkeit in der Zeichnungsebene von Fig. 1 nach links bewegen. Hochge¬ schleuderte Schottersteine haben in der Regel eine geringe horizontale Geschwindigkeit. Aus Sicht des Fahrzeuges schla- gen sie mit hoher Relativgeschwindigkeit in Längsrichtung o- der in leichtem Winkel nach oben ein. Mit dem Pfeil 8 ist ei¬ ne typische Flugbahn eines Schottersteines bei Fahrt nach links dargestellt. Einschlagende Steine werden insbesondere an den vertikal oder schräg zur Fahrtrichtung ausgerichteten Flächen im Drehgestellbereich in Fahrtrichtung nach vorne re¬ flektiert, in der Abbildung beispielsweise links seitlich am Motorträger 5, seitlich an den Radsatzwellen 6 oder seitlich an den Fahrmotoren 7. Die Reflexion eines Schottersteines führt jeweils zu einer hohen Geschwindigkeit des Steines in Fahrtrichtung nach vorne relativ zum Gleisbett nach dem Stoß. Den Stoßgesetzen folgend haben die Steine nach einem horizon¬ talen Stoß sogar eine höhere Geschwindigkeit als das Fahr¬ zeug. Ein Zusammenstoß mit horizontal zur Fahrtrichtung aus¬ gerichteten Flächen führt dem Schotterstein hingegen keinen Impuls zu. Je stärker die Flächen in Fahrtrichtung zur Hori¬ zontalen hin abgeschrägt sind, desto geringer ist die Ener¬ giezufuhr. In Fig. 2 sind verschiedene Ausführungen solcher Abschrägun¬ gen dargestellt, die im Folgenden als Deflektor-Elemente be¬ zeichnet werden. Bei angenommener Fahrtrichtung nach links befindet sich ein plattenartiges, ebenes Deflektor-Element 9 vor dem Drehgestell. Es deckt bezüglich der mit dem Pfeil 8 dargestellten Einschlagbahn eines Schottersteines die Lauf¬ achse 6 ab, aber auch weitere Elemente im Drehgestell mit vertikalen Kanten. Ein Schotterstein oder Fremdkörper, der gegen das Deflektor-Element 9 prallt, wird nach unten und hinten um den Drehgestellbereich abgelenkt und kann nicht mehr nach vorne angestoßen werden.

Ein weiteres in Fig. 2 gezeigtes platten- oder schalenartiges Deflektor-Element 10 befindet sich vor dem Fahrmotor 7 und der Radsatzwelle 6. Außer der ebenen Ausführung wie bei dem Deflektor-Element 9 kommt auch die dabei dargestellte ge¬ krümmte Form in Betracht. Die Krümmung ist dabei konvex, so dass die untere, exponiertere Zone des Deflektor-Elements 10 flacher und die obere etwas steiler verläuft. Ein Deflektor- Element 11 ist dem Motorträger 5 vorgelagert. Die zu den De- flektor-Elementen 9, 10 und 11 gespiegelten Bauteile 12, 13 und 14 stellen Deflektor-Elemente für die andere Fahrtrich¬ tung des Fahrzeuges nach rechts dar.

Die Deflektoren können auch horizontal ausgerichtet sein, wie dies bei dem in Fig. 3 und 4 gezeigten Deflektor-Element 15 am vorderen Ende des Drehgestell-Freiraums der Fall ist. Auch ein solches horizontal ausgerichtetes Element 15 hat gegen¬ über der zahlreichen Menge der schräg von unten einschlagen- den Schottersteine eine abschirmende und nach unten ablenken¬ de Wirkung. Das vor dem Drehgestell befindliche Deflektor- Element 15 ist am Wagenkasten angebunden und ragt zwischen die Räder des angrenzenden Radsatzes hinein. Um die Freigän- gigkeit zu gewährleisten, ist das Deflektor-Element 15 an den Seiten entsprechend den seitlichen Bewegungen der Räder mit Aussparungen 20 versehen. Das außerdem in den Fig. 3 und 4 dargestellte Element 16 veranschaulicht eine mögliche Ausfüh- rung eines Deflektors für den Fahrmotor 7. Das Element 16 ist zusätzlich über die Radsatzwelle 6 nach oben gezogen. Damit wird verhindert, dass Schottersteine von oben in den Spalt zwischen Radsatzwelle 6 und Fahrmotor 7 fallen und sich dort verklemmen können. Die Deflektor-Elemente 18 und 19 sind für die entgegen gesetzte Fahrtrichtung vorgesehen und entspre¬ chen den Elementen 16 bzw. 15. Ein weiteres Deflektor- Element 17 ist als große horizontale Schürze unter dem Dreh¬ gestell ausgebildet. Durch dieses Element 17 kann verhindert werden, dass Schottersteine im Bereich der Drehgestellmitte von beliebigen unebenen Konturen mit nicht horizontalen Teil¬ flächen angestoßen werden.

In Fig. 6 ist die Möglichkeit dargestellt, tief liegende Querholme oder Querhalter 24 durch Deflektor-Elemente 25, 26 und 27 abzuschirmen. Die Elemente 25 und 26 sind entweder ab¬ geschrägt oder konvex gekrümmt und jeweils vor den beiden Querhaltern 24 angeordnet. Das plattenartige Element 27 be¬ findet sich zwischen den Querhaltern 24. Die Querhalter 24 dienen beispielsweise der Aufhängung einer Wirbelstrombremse.

Bei einer größeren Abschrägung eines Deflektor-Elementes 22 am Ende des Drehgestellfreiraumes 4 kann sich eine Verletzung der Einschränkungslinie hinsichtlich der Bodenfreiheit des Fahrzeuges ergeben. Eine solche Verletzung wird dadurch ver- mieden, dass ein Deflektor-Element 22 in einer Achse 21 schwenkbar gelagert wird - siehe Fig. 5. Das durch die Achse 21 gebildete Gelenk kann entweder als Drehgelenk, durch eine federnd biegbare Zone des Deflektor-Elementes 22 oder durch elastische Bänder realisiert sein. Zusätzlich ist am Drehge¬ stell ein Anschlag 23 angebracht. Senkt sich der Wagenkasten des Fahrzeuges über eine bestimmte Tiefe hinaus, so verhin¬ dert der Anschlag 23 ein weiteres Absenken des Deflektor- Elementes 22 über diese Tiefe hinaus. An Stelle des Anschla¬ ges 23 kann auch ein Antrieb für eine Winkelverstellung des Deflektor-Elementes 22 sorgen, wobei der Antrieb von einer Regelung angesteuert wird, die ein Höhensignal des Fahrzeuges verarbeitet.

Alle hier beschriebenen Deflektor-Elemente können jeweils einstückig ausgebildet sein, jedoch auch aus mehreren Teilen zusammengesetzt werden.

Es ist auch möglich, die beschriebenen entweder abgeschrägten oder konvex gekrümmten Deflektor-Elemente bei Schienenfahr¬ zeugen mit Einachs-Laufwerken oder Einzelrädern einzusetzen. Das verwendete Wort „Drehgestell" gilt mithin auch für solche Einachs-Laufwerke bzw. Einzelrad-Konstruktionen.