Schienenfahrzeug mit angesetzter Verformungszone

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug mit einer

angesetzten Verformungszone .

Stand der Technik

Zulassungnormen für Schienenfahrzeuge fordern unter anderem den Nachweis bestimmter Festigkeitswerte des Wagenkastens. Diese Normen fordern beispielsweise den Nachweis, dass das Schienenfahrzeug einer bestimmten Längskraft (Kupplungsdruck, Pufferdruck, Druck auf Endquerträger) beschädigungsfrei widerstehen kann. Die für Europa gültige Norm UIC-566 fordert beispielsweise einen nachzuweisenden Kupplungsdruck von

2000kN, die für die USA gültige Norm fordert 3558kN (800kip) . Gleichzeitig wird sehr oft gefordert, zur Steigerung der passiven Sicherheit der Passagiere, ein optimiertes

Verformungsverhalten bei einem Zusammenstoß zu gewährleisten.

Dazu sind konstruktive Maßnahmen vorzusehen, welche es erlauben, die Aufprallenergie so aufzunehmen, dass definiert verformbare Knautschzonen diese Energie in Verformungsenergie wandeln und dabei die Belastungen für die Personen im

Fahrzeug reduzieren.

Ebenso dürfen die Überlebensräume im Fahrzeug nicht zu stark verformt werden, um die Verletzungswahrscheinlichkeit für die Personen im Fahrzeug, insbesondere auch für das am Zuganfang befindliche Fahrpersonal, zu reduzieren. Dies ist

insbesondere für Zugverbände mit Schublokomotiven bzw.

Triebzüge von Bedeutung.

Gemäß dem Stand der Technik können Schienenfahrzeuge leicht auf bestimmte Kupplungs- bzw. Endquerträgerdrücke

dimensioniert werden. Ebenso gelingt es, geeignete

Crashmodule zur Aufnahme der Verformungsenergie vorzusehen. Eine Kombination der Forderungen nach einem hohen statischen Kupplungs- bzw. Endquerträgerdruck und nach einem

Crashverhalten, welches die maximale Verzögerung des

Fahrzeuges und damit auch die Belastungen der Fahrgäste im Crashfall reduzieren kann, ist für strukturell integrierte Verformungszonen noch nicht zufriedenstellend gelöst.

Eine weitere Komplikation bei der Lösung dieser

widersprüchlichen Forderung besteht in der Forderung nach senkrechten Wagenenden auch am Zuganfang und am Zugende, was besonders in den USA bevorzugt gewünscht wird. Dabei ist das Fahrpersonal besonderen Gefahren ausgesetzt, da nur sehr eingeschränkt Bauraum für Crashelemente zur Verfügung steht. Eine Lösung gemäß dem Stand der Technik sieht vor, den

Fahrerstand in Form einer steifen Zelle auszuführen, welche bei einem Zusammenstoß in das Fahrzeuginnere verschoben wird. Eine Reduzierung der Beschleunigung, die auf die im

Fahrerstand befindlichen Personen wirkt, kann dadurch aber nicht erzielt werden. Eine weitere Schwierigkeit für eine verformungsoptimierte Konstruktion liegt in dem in den USA häufigen Mischbetrieb aus Personen- und Güterverkehr auch auf Nahverkehrstrecken, sodass als Kollisionsgegner eine Vielzahl an Fahrzeugen in Betracht kommt. Erschwerend ist dabei, das Güterwaggons und besonders die in den USA gebräuchlichen Lokomotiven praktisch keine energiedissipierenden

Eigenschaften aufweisen. Diese Lokomotiven müssen durch ihren massiven Aufbau als praktisch starr angesehen werden und stellen außerdem in aller Regel auf Grund ihrer größeren Bauhöhe geometrisch völlig inkompatible Kollisionsgegner für Waggons dar.

Einerseits dürfen die statischen Auslegungs- und Prüflasten zu keiner plastischen Verformung der Bauteile, insbesondere der Crashelemente führen, was zwangsläufig zu sehr steifen Untergestellkonstruktionen führt. Andererseits sollen im Crashfall speziell zum Energieabbau vorgesehene Crashelemente zusammen mit der an sich steifen Untergestellkonstruktion auch bei Zusammenstößen mit geometrisch inkompatiblen

Unfallgegnern gezielt plastisch deformieren. Als geometrisch inkompatibel werden Kollisionsgegner angesehen, bei welchen ein Auftreffen an nicht für den Kollisionsfall vorgesehenen Stellen auftritt. Beispielsweise bei einem auf das

Untergestell bezogen vertikal nach oben versetzten Aufprall, wie er bei einer Kollision eines Passagierwagens mit einer Lokomotive oder einem Güterwagen auftreten kann. Dies ist mit den Lösungen gemäß dem Stand der Technik nur sehr

unzureichend möglich.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein

Schienenfahrzeug mit angesetzter Verformungszone anzugeben, welches einerseits sehr hohen axialen Druckkräften

widerstehen kann, andererseits ein gutes Verformungsverhalten bei Unfällen insbesondere auch mit geometrisch inkompatiblen Gegnern aufweist und besonders für die Ausbildung senkrechter Wagenenden vorgesehen ist. Die Aufgabe wird durch ein Schienenfahrzeug mit angesetzter Verformungszone mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand untergeordneter Ansprüche .

Dem Grundgedanken der Erfindung nach wird ein

Schienenfahrzeug mit angesetzter Verformungszone beschrieben, welches wenigstens einen in einem stirnseitigen Bereich vorgesehenen Endquerträger und im Wesentlichen senkrecht angeordnete, von dem Endquerträger ausgehende Ecksäulen umfasst, und wobei eine Verformungszone stirnseitig

vorgesehen ist, welche einen parallel zu dem Endquerträger in stirnseitiger Richtung beabstandet angeordneten

Frontquerträger und mindestens ein Kraftübertragungselement umfasst und wobei zwischen dem Endquerträger und dem

Frontquerträger das mindestens eine Kraftübertragungselement angeordnet ist, welches Längsdruckkräfte zwischen dem

Endquerträger und dem Frontquerträger bis zu einem bestimmten Wert plastisch verformungsfrei überträgt und bei

Überschreiten dieses bestimmten Werts kollabiert oder

versagt .

Eine vorteilhafte Fortbildung des erfindungsgemäßen

Schienenfahrzeugs umfasst Schrägsäulen, welche zwischen dem Frontquerträger und einer Ecksäule angeordnet sind und welche die auf den Frontquerträger wirkenden Vertikalkräfte

übertragen und in die Fahrzeugstruktur einleiten.

Eine weitere Fortbildung der Erfindung sieht vor, mindestens ein Verformungselement in der Verformungszone so anzuordnen, dass es an der Übertragung von Betriebslasten nicht

teilnimmt, aber bei einem Zusammenstoß nach dem Kollabieren oder Versagen des Kraftübertragungselements in Wirkung tritt und die kinetische Energie des Zusamenstoßes wenigstens teilweise dissipiert.

Dadurch ist der Vorteil erzielbar, ein Schienenfahrzeug realisieren zu können, welches bestimmten Längskräften

(Kupplungsdruck, Pufferdruck, Endquerträgerdruck) sicher zu widerstehen vermag, andererseits ein energiedissipierendes Verformungsverhalten aufweist, welches die auf die Passagiere wirkenden Kräfte bei einem Zusammenstoß vermindert.

Das Kraftübertragungselement und gegebenenfalls die

Schrägsäulen der erfindungsgemäßen Verformungszone sind so auszulegen, dass sie eine hinreichende Festigkeit aufweisen, um alle Betriebs- und Prüfkräfte sicher zwischen dem

Frontquerträger und dem Endquerträger bzw. der Ecksäulen übertragen zu können. Die wesentliche Eigenschaft des

Kraftübertragungselements ist, dass es so dimensioniert ist, dass, sobald die Versagenslast überschritten ist, dieses Kraftübertragungselement so kollabiert oder versagt, dass es der weiteren Verformung keinen wesentlichen Widerstand mehr entgegenstellt .

Dieses Verhalten kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass festigkeitsgebende Bauteile im Versagensfall ausknicken, da für eine Knickverformung eine wesentlich niedrigere Kraft erforderlich ist als für eine Druck- oder Zugverformung.

Ebenso lässt sich ein gleichwertiges Verhalten auch dadurch erreichen, dass festigkeitsgebende Bauteile mit einer

Verbindungsart verbunden sind, welche bei einer definierten Überlast versagt, z.B. eine überlappende Verbindung mit

Nieten, die bei einer bestimmten Auslegungslast abscheren. Dadurch nimmt das Kraftübertragungselement nach seinem

Versagen an der darauffolgenden Energiedissipation nur mehr gering oder gar nicht teil. Diese Energiedissipation kann daher in den dafür vorgesehenen Verformungselementen

erfolgen .

Es empfiehlt sich, das Kraftübertragungselement durch eine im Wesentlichen X-förmige Anordnung von Platten zu gestalten, wobei die Krafteinbringung über jeweils gegenüberliegende Seiten dieser X-förmigen Plattenanordnung erfolgt. Es ist wesentlich, dass die Schnittlinie der Platten quer zur

Kraftrichtung angeordnet ist, da solcherart ein sicheres Ausknicken der Platten erfolgt. Die Anordnung der

Schnittlinie in Kraftrichtung würde hingegen zu einem Bauteil führen, dessen Kraft - Weg Diagramm bei plastischer

Verformung über den gesamten Verformungsweg ein sehr hohes

Kraftniveau aufweist und für gegenständliche Erfindung nicht als Kraftübertragungselement eingesetzt werden kann.

Tritt der Fall ein, dass ein geometrisch inkompatibler

Unfallgegner zuerst auf die Schrägsäulen und das

Verformungselement trifft, reagiert die X-förmige Anordnung von Platten ausreichend empfindlich und kollabiert durch die stark außermittige Belastung, die durch die anzunehmende darauf folgende plastische Verformung der Schrägsäulen auch eher verformungsgetriebenen Charakter hat, sodass auch in einem solchen Fall das Kraftübertragungselement nur noch äußerst gering an der Energiedissipation teilnimmt.

Eine Aus führungs form des Kraftübertragungselements sieht vor, die einzelnen Platten, welche das im Wesentlichen X-förmige Kraftübertragungselement bilden, mit jeweils

unterschiedlicher Dicke auszuführen. Dadurch ist der Vorteil erzielbar, die Versagenslast und die Richtung des Ausknickens der Platten genau einstellen zu können. Eine solche Anordnung kann mit computerunterstützer Simulation in Bezug auf ihre Festigkeit (Versagenslast) sowie ihres plastisches

Verformungsverhalten gut ausgelegt werden.

Weiters ist es empfehlenswert, eine Platte dieser X-förmigen Anordnung einstückig und mit einer größeren Dicke auszuführen als die beiden anderen Platten. Dadurch kann die

Versagenslast genauer eingestellt werden.

Weiters ist es vorteilhaft, diese X-förmige Anordnung von Platten aus mehreren, insbesondere aus drei Platten

zusammenzusetzen. Solcherart können die Versagenslast und das Knickverhalten besonders genau eingestellt werden.

Es ist empfehlenswert, die Platten an der Schnittlinie der Platten zu verbinden, wobei eine Schweißverbindung besonders vorteilhaft ist. Als weitere vorteilhafte Ausgestaltungsvariante ist es auch möglich, das Kraftübertragungselement als kombiniertes

Kraftübertragungs- und Energieabsorptionselement auszuführen, welches nach Überschreiten einer definierten Versagenslast durch Deformation Energie dissipiert.

Dies kann auf mehrere Arten erfolgen, die dem Stand der

Technik im Schienenfahrzeugbau entsprechen. Als konkrete mögliche Aus führungs formen seien hier röhrenförmige

Crashelemente erwähnt, die bei Überschreiten einer

Spitzenkraft progressiv beulen,

formschlüssig gehaltene festigkeitsgebende Bauteile, die bei Überschreiten einer Auslösekraft durch den Formschluss spanend bearbeitet werden

sowie röhrenförmige Crashelemente, die nach Überschreiten einer Auslösekraft aufgeweitet, verengt oder abgeschält werden .

Mit der hier dargestellten Erfindung gelingt es, ein

Schienenfahrzeug mit einer Verformungszone anzugeben, deren Festigkeitsauslegung für statische Lasten und die

Crashtauglichkeitsauslegung für Unfalllasten (mit großen plastischen Verformungen) praktisch und im Wesentlichen getrennt durchführbar ist und die auch für Kollisionen mit geometrisch inkompatiblen Unfallgegnern und insbesondere auch für Fahrzeuge mit vertikalen Wagenenden mit Türöffnung geeignet ist. Eine erfindungsgemäße Verformungszone kann aber prinzipiell an allen gebräuchlichen Schienenfahrzeugtypen vorgesehen werden. Als geometrisch inkompatible Unfallgegner werden insbesondere Lokomotiven und Güterwaggons angesehen.

Als Verformungselement können alle gebräuchlichen

Verformungselemente eingesetzt werden, insbesondere auch solche aus röhrenförmigen Profilen. Ebenso sind

Verformungselemente aus einer Aluminiumwabenkonstruktion oder aus einem Metallschaum einsetzbar.

Gegenständliche Erfindung ist besonders gut für

Schienenfahrzeuge geeignet, welche in den USA zugelassen werden sollen, da die relevanten Normen das Einbringen der Prüflängskräfte über die Endquerträger vorsehen und somit keine an das Wagenende aufgesetzten Verformungselemente vorgesehen werden können, da diese den Prüfkräften nicht widerstehen können. Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Es zeigen beispielhaft:

Fig.l Ein Schienenfahrzeug mit senkrechtem Wagenende gemäß dem Stand der Technik - Seitenansicht.

Fig.2 Ein Schienenfahrzeug mit angesetzer Verformungszone - Seitenansicht .

Fig.3 Ein Schienenfahrzeug mit angesetzter Verformungszone Aufsicht .

Fig. Ein Kraftübertragungselement in Seitenansicht.

Fig.5 Ein Schienenfahrzeug mit angesetzter Verformungszone und innerem Verformungselement - Seitenansicht.

Fig.6 Ein idealisiertes Kraft - Weg Diagramm eines

Verformungselements .

Fig.7 Ein idealisiertes Kraft - Weg Diagramm eines

Kraftübertragungselements .

Fig. 8 Zusammenstoß Computersimulation - - Seitenansicht 1

Fig. 9 Zusammenstoß Computersimulation - - Seitenansicht 2

Fig. 10 Zusammenstoß ComputerSimulation - Seitenansicht 3

Fig. 11 Zusammenstoß ComputerSimulation - Seitenansicht 4.

Fig. 12 Zusammenstoß ComputerSimulation - Seitenansicht 5.

Fig. 13 Zusammenstoß ComputerSimulation - Schrägansicht 1.

Fig. 14 Zusammenstoß ComputerSimulation - Schrägansicht 2.

Fig. 15 Zusammenstoß ComputerSimulation - Schrägansicht 3.

Fig. 16 Zusammenstoß ComputerSimulation - Schrägansicht 4.

Fig. 17 Zusammenstoß ComputerSimulation - Schrägansicht 5.

Ausführung der Erfindung Fig.l zeigt beispielhaft und schematisch ein Schienenfahrzeug mit senkrechten Wagenenden gemäß dem Stand der Technik in einer Seitenansicht. Es ist ein Fahrzeugende eines Schienenfahrzeugs dargestellt, welches an seinem Ende einen Endquerträger EQT aufweist.

An diesen Endquerträger EQT greifen die Längskräfte an, dazu ist dieser Endquerträger EQT entsprechend dimensioniert und gegebenenfalls mit Befestigungsmitteln zur Aufnahme von

Puffern, Kupplungen, etc ausgestattet.

Senkrecht zu diesem Endquerträger EQT sind Ecksäulen ES vorgesehen, welche sich vom Endquerträger EQT bis zum Dach des Schienenfahrzeugs erstrecken.

Die Verkleidung V dient im Wesentlichen üblichen Schutz- und Designzwecken und weist keine bei einem Zusammenstoß

relevante Festigkeit auf. Ein Schienenfahrzeug gemäß Fig.l weist keine wesentlichen energedissipierenden Eigenschaften auf, bei einem Zusammstoß wirken hohe Kräfte auf die

Passagiere.

Fig.2 zeigt beispielhaft und schematisch ein Schienenfahrzeug mit angesetzter Verformungszone in einer Seitenansicht.

Es ist das Prinzip einer erfindungsgemäßen Verformungszone dargestellt, wobei das Schienenfahrzeug wie in dem in Fig.l gezeigten Beispiel zum Stand der Technik aufgebaut ist.

Die erfindungsgemäße Verformungszone VZ ist stirnseitig auf das Schienenfahrzeug aufgesetzt und umfasst ein

Kraftübertragungselement KUE, welches zwischen einem

Endquerträger EQT und einem Frontquerträger FQT angeordnet ist, wobei der Frontquerträger FQT parallel zu dem

Endquerträger EQT in Richtung des Wagenendes beabstandet angeordnet ist. Weiters sind Schrägsäulen SS vorgesehen, welche den Frontquerträger mit einer Ecksäule ES verbinden. Diese Bauteile der Verfomungszone VZ (Frontquerträger FQT, Kraftübertragungselement KUE und Schrägsäule SS)

sind so gestaltet bzw. dimensioniert, dass diese alle

Betriebs- und Prüfkräfte sicher zwischen dem Endquerträger EQT bzw. den Ecksäulen ES bzw. Kollisionssäulen KS und dem Frontquerträger FQT übertragen.

Eine Schrägsäule SS kann auch vertikale Abschnitte umfassen. Das Kraftübertragungselement KUE weist bei Belastung ein Kraft-Weg Diagramm wie in Fig.7 dargestellt auf.

Weiters umfasst die Verformungszone VZ Verformungselemente VE, welche stirnseitig an den Ecksäulen ES angeordnet sind und welche bei Belastung ein Kraft-Weg Diagramm wie

exemplarisch in Fig.6 dargestellt aufweisen, sich also zur Energiedissipation im plastischen Verformungsfall eignen.

Diese Verformungselemente VE sind so angeordnet, dass sie an der Übertragung statischer Lasten nicht teilnehmen und erst nach dem Kollabieren oder Versagen des

Kraftübertragungselements KUE in Wirkung geraten. Weiters geraten die Verformungselemente VE bei einem Zusammenstoß mit einem geometrisch inkompatiblen Kollisionsgegner in Wirkung.

Fig.3 zeigt beispielhaft und schematisch ein Schienenfahrzeug mit angesetzter Verformungszone in einer Aufsicht mit einem Kraftübertragungselement. Es ist das Schienenfahrzeug aus Fig.2 dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel sind vier senkrecht angeordnete, mit dem Endquerträger EQT verbundene Säulen vorgesehen. Zwei dieser vier Säulen, die Ecksäulen ES sind an der Wagenaußenseite des Endquerträgers EQT

angeordnet, zwei weitere Säulen, die Kollisionssäulen KS sind von den Ecksäulen ES in Richtung der Wagenmitte beabstandet angeordnet. Die Schrägsäulen SS erstrecken sich zwischen dem Frontquerträger FQT und jeweils einer Kollisionssäule KS. Eine solche Bauweise entspricht dem in den USA häufig

gewünschten Fahrzeugtyp, ein mittiger Durchgang zwischen den beiden Schrägsäulen SS ist einfach zu realiseren.

Ebenso eignet sich der Raum hinter dem Enquerträger EQT, insbesondere zwischen einer Ecksäule ES und einer Kollisionssäule KS gut für die Anordnung eines

kollisionsgeschützten Fahrerstandes. Je nach gewünschter Fahrzeugf orm kann die Verkleidung V schräge, gerundete oder vertikale Fahrzeugenden formen.

Fig. zeigt beispielhaft und schematisch ein

Kraftübertragungselement in Seitenansicht.

Es ist ein Kraftübertragungselement KUE dargestellt, welches einen Endquerträger EQT mit einem Frontquerträger FQT

verbindet. Dieses Kraftübertragungselement KUE weist einen Kraft - Weg Zusammenhang auf, wie er in Fig.7 dargestellt ist. Zur Erzielung eines solchen Kraft - Weg Zusammenhangs ist es besonders vorteilhaft, das Kraftübertragungselement KUE aus x-förmig angeordneten Platten aufzubauen und die Schnittlinie der x-förmig angeordneten Platten des

Kraftübertragungselements KUE quer zur Fahrzeuglängsrichtung anzuordnen. Durch diese Anordnung ist die Berechnung der Versagenslast gut möglich und diese Anordnung stellt nach dem Kollabieren bei Überschreitung der Versagenslast der weiteren Verformung nur einen sehr geringen Widerstand entgegen.

Fig.5 zeigt beispielhaft und schematisch ein Schienenfahrzeug mit angesetzter Verformungszone und innerem

Verformungselement in einer Seitenansicht.

Es ist eine Fortbildung eines erfindungsgemäßen

Schienenfahrzeugs mit angesetzter Verformungszone VZ, wie im Fig.2 und 3 gezeigt, dargestellt. Ein inneres

Verformungselement IVE ist wagenmittig eines Endquerträgers angeordnet und unterstützt das vorteilhafte

Verformungsverhalten eines erfindungsgemäßen

Schienenfahrzeugs. Dieses innere Verformungselement IVE ist so dimensioniert, dass es erst nach dem Versagen des

Kraftübertragungselements KUE und nach dem Aufzehren des Verformungselements VE in Wirkung tritt. Ebenso verbessert das innere Verformungselement IVE das Verformungsverhalten des Schienenfahrzeugs bei Kollisionen mit geometrisch

inkompatiblen Kollosionsgegnern, insbesondere bei der

Kollision mit flachen Güterwagen, bei welchen die

Verformungselemente VE in Extremfällen nur verspätet oder gar nicht verformt werden.

Fig.6 zeigt beispielhaft und schematisch ein idealisiertes Kraft - Weg Diagramm eines Verformungselements. Es ist ein idealisiertes Kraft - Weg Diagramm eines typischen

Verformungselements VE bei plastischer Verformung

dargestellt. Die waagrechte Achse stellt den Verformungsweg x dar, die senkrechte Achse stellt die auf das

Verformungselement VE wirkende Kraft F dar. Der Verlauf der Kraft F zeigt einen stark ansteigenden Abschnitt und einen bei weiterer Verformung anschließenden waagrechten Abschnitt auf. Der Bereich dieses waagrechten Abschnitts, bei welchem eine weitere Verformung x bei konstanter Kraft F auftritt, stellt den für die Energiedissipation wesentlichen Bereich dar. Ist der konstruktiv vorgegebene maximale Verformungsweg aufgebraucht, das Verformungselement VE also komplett

gestaucht, tritt ein sehr steiler Kraftanstieg auf und das Verformungselement VE weist keine wesentliche

energiedissipierende Wirkung mehr auf.

Fig.7 zeigt beispielhaft und schematisch ein idealisiertes Kraft - Weg Diagramm eines Kraftübertragungselements. Es ist ein Kraft - Weg Diagramm eines typischen

Kraftübertragungselements KUE bei plastischer Verformung bzw. Instabilität dargestellt. Die waagrechte Achse stellt den Verformungsweg x dar, die senkrechte Achse stellt die auf das Kraftübertragungselement KUE wirkende Kraft F dar. Im

Gegensatz zu dem in Fig.6 gezeigten Kraft - Weg Diagramm eines Verformungselements VE zeigt der Kraft-Weg Verlauf eines Kraftübertragungselements KUE nach einem steilen

Kraftanstieg bei beginnender Verformung bis zu einem

maximalen Wert der Kraft F keinen anschließenden waagrechten Kraftverlauf. Die wesentliche Eigenschaft eines

Kraftübertragungselements KUE, einerseits eine bestimmte maximale Kraft sicher übertragen zu können, aber bei einem Überschreiten dieser maximalen Kraft (ggf. um einen

bestimmten Sicherheitsfaktor erhöht) zu versagen und der weiteren Verformung keinen wesentlichen Widerstand mehr entgegenzusetzen, ist in Fig.7 dargestellt. Nach dem

Überschreiten einer bestimmten maximalen Kraft F erfolgt die weitere Verformung bei einem wesentlich niedrigeren, im

Verhältnis zur maximalen Kraft F praktisch vernachlässigbaren Kraftniveau. Erst wenn der konstruktiv vorgegebene maximale Verformungsweg aufgebraucht ist, das Kraftübertragungselement KUE also komplett gestaucht ist, tritt ein sehr steiler

Kraftanstieg auf.

Fig.8 zeigt eine Zusammenstoß-Computersimulation in

Seitenansicht, Stufe 1 - unverformt.

Es ist eine Simulation der Kollision eines Schienenfahrzeugs mit angesetzter Verformungszone wie in Fig.5 gezeigt mit einer Lokomotive L dargestellt. Die Lokomotive L stellt einen massiven, im Wesentlichen unverformbaren und geometrisch inkompatiblen Kollisionsgegner dar. Die Schrägsäulen SS weisen senkrechte Abschnitte auf. Die Lokomotive L trifft auf einem Punkt oberhalb des Frontquerträgers FQT auf, sodass die plastische Verformung an dieser Stelle beginnt. Dieses Ausführungsbeispiel zeigt ein anderes Kraftübertragungslement KUE als in Fig.4 dargestellt.

Fig.9 zeigt eine Zusammenstoß-Computersimulation in

Seitenansicht, Stufe 2 - erste Verformungen. Zur

Verdeutlichung der Abläufe des Verfomungsvorgangs sind in den Fig.9 bis 12 alle Bezugszeichen entfallen. Die Verkleidung V stellt einer Verformung keinen nennenswerten Widerstand entgegen und ist bereits bei diesem geringen Verformungsweg zerstört. Die Schrägsäulen SS sind durch die Krafteinleitung an der Berührungsstelle mit der Lokomotive L teilweise gerade gerichtet, die Verformungselemente VE zeigen erste

Verformungen und dissipieren die Verformungsenergie. Die Kraftübertragungselemente KUE sind noch formstabil.

Fig.10 zeigt eine Zusammenstoß-Computersimulation in

Seitenansicht, Stufe 3 - starke Verfomungen. Durch die fortschreitende Verformung sind die Schrägsäulen SS gerade gerichtet und die dahinterliegenden Verformungselemente VE fast komprimiert. Bei dieser Verformungsstufe sind die

Kraftübertragungselemente KUE bereits kollabiert, es zeigen sich erste Verformungen der Ecksäulen ES.

Fig.11 zeigt eine Zusammenstoß-Computersimulation in

Seitenansicht, Stufe 4 - sehr starke Verformungen. Die

Verformungselemente VE sind vollständig aufgezehrt, es bilden sich starke Verformungen der Ecksäulen ES.

Fig.12 zeigt eine Zusammenstoß-Computersimulation in

Seitenansicht, Stufe 5 - extreme Verformungen. In dieser Stufe sind die Ecksäulen stark in Richtung des Wageninneren gebogen, das innere Verformungselement hat angesprochen und ist aufgezehrt. Fig.13 zeigt eine Zusammenstoß-Computersimulation in

Schrägansicht, Stufe 1 - unverformt. Es ist das Szenario aus Fig.8 in einer Schrägansicht und in Längsrichtung mittig geschnitten dargestellt.

Fig.14 zeigt eine Zusammenstoß-Computersimulation in

Schrägansicht, Stufe 2- erste Verformungen.

Schrägansicht des in Fig.9 dargestellten Szenarios

Fig.15 zeigt eine Zusammenstoß-Computersimulation in

Schrägansicht, Stufe 3- starke Verfomungen.

Schrägansicht des in Fig.10 dargestellten Szenarios Fig.16 zeigt eine Zusammenstoß-Computersimulation in

Schrägansicht, Stufe 4- sehr starke Verformungen.

Schrägansicht des in Fig.11 dargestellten Szenarios

Fig.17 zeigt eine Zusammenstoß-Computersimulation in

Schrägansicht, Stufe 5- extreme Verformungen.

Schrägansicht des in Fig.12 dargestellten Szenarios

Liste der Bezeichnungen

EQT Endquerträger

ES Ecksäule

V Verkleidung

VZ Verformungs zone

FQT Frontque träger

SS Schrägsäule

VE Verformungselement

KUE Kraftübertragungselement

KS Kollisionssäule

IVE Inneres Verformungselement

F Kraft

X Verformungsweg

L Lokomotive