Fahrzeug mit Querschnittsreduktionsabschnitt

Die Erfindung bezieht sich auf Fahrzeuge , die zumindest einen Querschnittsreduktionsabschnitt aufweisen . Querschnittsreduktionsabschnitte sind bei Eisenbahnschienenfahrzeugen üblicherweise in Zwischenwagenbereichen zwischen miteinander verkuppelten Wagen vorhanden .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde , ein Fahrzeug der beschriebenen Art hinsichtlich der strömungstechnischen Ausgestaltung des Querschnittsreduktionsabschnitts zu verbessern .

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst . Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Fahrzeugs sind in Unteransprüchen angegeben .

Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass in dem Quer- schnittsreduktionsabschnitt mindestens ein Luf tleitelement angeordnet ist , das sich entlang der Fahrzeugquerrichtung nach außen erstreckt und eine Luf tstromführung eines bei Fahrt in den Querschnittsreduktionsabschnitt gelangten Luftstromes bewirkt , und zwar derart , dass ein Teil des Luftstromes wieder von innen nach außen geführt und dabei schräg nach unten abgelenkt wird .

Erfinderseitig wurde festgestellt , dass zwischen miteinander verkuppelten Wagen eines mehrgliedrigen Schienenfahrzeugs bei Fahrt vertikale Luftströme auftreten können, durch die Staub, Schmutz oder Sand aus dem Gleisbett nach oben angesaugt wird . Die verunreinigte Luft kann bis in den Dachbereich gelangen und dort Klimageräte , Luf t zuführschlit ze und dergleichen verschmutzen . Auch kann der Teilchenstrom aus Sand und Staub im oberen Fahrzeugbereich den Zwischenwagenbereich verlassen und die Seitenwand im Bereich der Seitenscheiben passieren, was zu erheblichen Abrasionsef fekten im oberen Seiten- und Scheibenbereich führen kann . Die Verschmut zungs- und Abrasionsproblematik ist insbesondere bei modernen Nah- und Fernverkehrs zügen relevant , die in Wüstengegenden betrieben werden . Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Querschnittsreduktionsabschnitts besteht nun darin, dass durch das erfindungsgemäße Luf tleitelement - zumindest in dessen Einflussbereich - eine Segmentierung des Querschnittsreduktionsabschnitts erreicht werden kann, nämlich derart , dass ein unterhalb des Luf tleitelements in den Querschnittsreduktionsabschnitt gelangter Luftstrom wieder nach außen und unten geführt wird, ohne dass er in vertikaler Richtung das Luf tleitelement passieren kann, zumindest nicht in relevantem Umfange . Verschmutzte Luft verbleibt also im unteren Segment des Querschnittsreduktionsabschnitts , bevor sie nach unten geführt und nach außen abgeführt wird, und kann somit weder den Dachbereich erreichen und dort befindliche Geräte oder Luftansaugabschnitte verunreinigen noch in relevantem Umfange Abrasion an der angrenzenden Seitenwand hervorrufen; bezüglich der letztgenannten Abrasionsreduktion sei noch erwähnt , dass der vorteilbringende Ef fekt der Luf tstromführung nicht nur bewirkt , dass schmutzige Luft nicht mehr nach oben gelangt , sondern auch - sogar hauptsächlich - dadurch, dass Partikel an der Seitenwand in den Zwischenwagenbereich hineingeführt werden und dann nach unten weggeführt werden; es wird also anschaulich beschrieben die schmutzige Luft an der Seitenwand quasi abgesaugt und nach unten weggeleitet , wodurch sich die Situation stromab deutlich verbessert .

Vorteilhaft ist es , wenn das Luf tleitelement zumindest in seinem äußeren Endbereich schräg nach unten ausgerichtet ist ; bei einer solchen Ausgestaltung wird der Luftstrom besonders ef fi zient nach unten geleitet .

Das Luf tleitelement ist vorzugsweise am - in Fahrtrichtung gesehen - vorderen Ende des Querschnittsreduktionsabschnitts angeordnet . Am Rand des Querschnittsreduktionsabschnitts ist vorzugsweise ein Luf t zuführelement angeordnet , dessen Längsrichtung vertikal oder zumindest überwiegend vertikal verläuft und dessen Außenkontur bei Fahrt eine hori zontale Luf tstromzufuhr in den Querschnittsreduktionsabschnitt hinein hervorruft . Die horizontale Luf tstromzufuhr bewirkt den besagten Luftstrom im Querschnittsreduktionsabschnitt oder unterstützt diesen zumindest . Das Luf t zuführelement und das Luf tleitelement arbeiten also vorzugsweise zusammen und bilden gemeinsam ein Strömungsleitpaar .

Das Luf tleitelement und das Luf t zuführelement sind vorzugsweise am - in Fahrtrichtung gesehen - vorderen Ende des Quer- schnittsreduktionsabschnitts angeordnet .

Die Form des Luf t zuführelements ist vorzugsweise an die Kontur des Fahrzeugs im Seitenwandbereich angepasst , sodass die Längsrichtung im Allgemeinen nicht streng vertikal ist , sondern sich etwaigen Krümmungen des Seitenwandbereichs anpasst .

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Luf tleitelement höhenmäßig im Mittenbereich zwischen dem oberen Ende des Luf t zuführelements und dem unteren Ende des Luf t zuführelements angeordnet ist und den Querschnittsreduktionsabschnitt in einen oberen Strömungsabschnitt mit nach oben gerichteter Strömungsrichtung des Luftstromes und in einen unteren Strömungsabschnitt mit nach unten gerichteter Strömungsrichtung des Luftstromes segmentiert .

Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Luf tleitelement im Bereich des oberen Endes des Luf t zuführelements oder über diesem angeordnet ist . Bei der letztgenannten Ausgestaltung erstreckt sich das Luf t zuführelement höhenmäßig bzw . in vertikaler Richtung vorzugsweise maximal bis zur Mitte des Quer- schnittsreduktionsabschnitts .

Das Fahrzeug umfasst vorzugsweise zwei Wagen, die unter Bildung eines Zwischenwagenbereichs miteinander gekuppelt sind . Der Zwischenwagenbereich bildet vorzugsweise den Quer- schnittsreduktionsabschnitt . Das Luf tleitelement ist vorzugsweise an einer dem Zwischenwagenbereich zugewandten Stirnseite eines der Wagen angeordnet . Das Luf t zuführelement ist vorzugsweise durch die Form eines an den Zwischenwagenbereich angrenzenden Seitenwandabschnitts desselben Wagens gebildet .

Bezüglich der Anordnung des Luf tleitelements und des Luftzuführelements wird es als vorteilhaft angesehen, wenn das Luf tleitelement und das Luf t zuführelement am - in Fahrtrichtung gesehen - vorderen der zwei Wagen angeordnet sind und gemeinsam ein vorderes Strömungsleitpaar bilden . Bei einer Anordnung vorn wirken das Luf tleitelement und das Luftzuführelement nämlich in vorteilhafter Weise derart zusammen, dass der von dem Luf t zuführelement unterhalb des Luftleitelements hori zontal zugeführte Anteil des Luftstroms von dem Luf tleitelement nach außen mit einer hori zontal nach außen gerichteten Richtungskomponente und einer vertikal nach unten gerichteten Richtungskomponente geleitet wird .

An zumindest einem der zwei miteinander verkuppelten Wagen, vorzugsweise an dem in Fahrtrichtung vorderen Wagen, sind vorzugsweise mindestens zwei Luf tleitelemente angeordnet , wobei die Luf tleitelemente durch die Fahrzeugmittellängsachse voneinander räumlich getrennt sind . Jedem der Luf tleitelemente ist vorzugsweise j eweils ein Luf t zuführelement zugeordnet . Bei der letztgenannten Ausgestaltung tritt die beschriebene Luftleitung durch das Zusammenspiel von Luf tleitelementen und zugeordneten Luf t zuführelementen in vorteilhafter Weise auf j eder der beiden Fahrzeugseiten zumindest bei Vorwärts fahrtrichtung auf .

Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn j eder der zwei miteinander verkuppelten Wagen j eweils ein erstes Luftleitelement und ein mit dem ersten Luf tleitelement zusammenwirkendes erstes Luf t zuführelement ( also ein erstes Strömungsleitpaar ) sowie ein zweites Luf tleitelement und ein mit dem zweiten Luf tleitelement zusammenwirkendes zweites Luftzu- führelement ( also ein zweites Strömungsleitpaar ) aufweist , wobei das erste Luf tleitelement und das erste Luf t zuführele- ment von dem zweiten Luf tleitelement und dem zweiten Luftzuführelement durch die Fahrzeugmitte , insbesondere durch einen in Fahrzeugmitte befindlichen begehbaren Wagenübergangsbereich, getrennt sind . Bei der letztgenannten Ausgestaltung tritt die beschriebene Luftleitung durch das Zusammenspiel von Luf tleitelementen und zugeordneten Luf t zuführelementen in vorteilhafter Weise auf j eder der beiden Fahrzeugseiten fahrtrichtungsunabhängig auf .

Umfasst das Fahrzeug mehr als zwei gekoppelte Wagen, so können Querschnittsreduktionsabschnitte in j edem der Zwischenwagenbereiche vorhanden sein . In einem solchen Falle ist es vorteilhaft , wenn j eder der Querschnittsreduktionsabschnitte j eweils mit einem oder mehr Luf tleitelementen sowie vorzugsweise auch mit einem oder mehr zugeordneten Luf t zuführelementen, also j eweils mit einem oder mehr Strömungsleitpaaren ausgestattet ist .

Das oder die Luf tleitelemente sind vorzugsweise rinnenförmig .

Das oder die Luf tleitelemente sind vorzugsweise j eweils durch ein mehrfach umgebogenes Blechteil gebildet . Alternativ können die Luf tleitelemente auch Rundbiegeteile , Tief ziehteile oder Strangpressteile sein .

Das oder die Luf tleitelemente sind vorzugsweise j eweils an einer dem Zwischenwagenbereich zugewandten Wagenstirnseite angebracht und werden dort vorzugsweise j eweils von zumindest einem Halteelement gehalten, das an der Oberseite des j eweiligen Luf tleitelements angebracht und oberhalb des Luftleitelements an der Wagenstirnseite befestigt ist .

Das Luf t zuführelement weist - im Querschnitt von oben betrachtet - vorzugsweise eine gekrümmte Außenkontur auf , die in Richtung des Querschnittsreduktionsabschnitts nach innen ( also in Fahrzeugquerrichtung) gekrümmt ist und durch die Krümmung eine hori zontale strömungsabriss freie Umlenkung des Fahrtwindes in den Querschnittsreduktionsabschnitt hinein bewirkt . Ein optimaler Krümmungsverlauf des Luf t zuführelements mit Blick auf eine strömungsabriss freie Umlenkung des Fahrtwindes lässt sich durch Computersimulationen ermitteln, die die Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeugs berücksichtigen .

Das Luf t zuführelement wird vorzugsweise durch einen nach innen gewölbten Außenhautbereich des Fahrzeugs gebildet .

Vorteilhaft ist es , wenn das Luf t zuführelement ein Strangpressprofilteil ist , das vorzugsweise ein Karosserieendteil bildet . Ein solches Strangpressprofilteil kann beispielsweise an der Stirnseite des zugehörigen Wagens angebracht sein und außenseitig die Fahrzeughaut des Fahrzeugs im Querschnittsreduktionsabschnitt definieren oder zumindest mitdefinieren .

Alternativ kann das Luf t zuführelement ein gebogenes , beispielsweise tief gezogenes Blech sein, das sich einteilig an die Seitenwand anschließt oder als separates Teil an der Seitenwand angeformt ist oder an der Stirnseite des zugehörigen Wagens angebracht ist .

Das Fahrzeug ist vorzugsweise ein Schienenfahrzeug des Nahoder Fernverkehrs ; alternativ kann es sich j edoch auch um eine andere Art von Fahrzeug handeln . Beispielsweise kann das Fahrzeug durch einen LKW mit angekoppeltem Anhänger, einen PKW mit angekoppeltem Anhänger oder einen Zug miteinander gekoppelter LKW gebildet sein .

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Aus führungsbeispielen näher erläutert ; dabei zeigen beispielhaft

Figur 1 Bestandteile eines Aus führungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Schienenfahrzeug in einem schematischen Querschnitt von oben betrachtet , Fig . 2-3 in dreidimensionalen Darstellungen eine vorteilhafte Ausgestaltung von Leit- und Luf t zuführele- menten,

Fig . 4- 6 in dreidimensionalen Darstellungen eine zweite vorteilhafte Ausgestaltung der Luf t zuführelemen- te ,

Figur 7 ein dritte vorteilhafte Ausgestaltung der Luftzuführelemente , und

Figur 8 Bestandteile eines weiteren Aus führungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Schienenfahrzeug, wiederum in einem schematischen Querschnitt von oben betrachtet .

In den Figuren werden der Übersicht wegen für identische oder vergleichbare Komponenten dieselben Bezugs zeichen verwendet .

Die Figur 1 zeigt in einer schematischen Querschnittsdarstellung von oben einen in Vorwärts fahrtrichtung F gesehen vorderen Wagen 10 , an den ein hinterer Wagen 20 angekuppelt ist . Die beiden Wagen 10 und 20 bilden Bestandteile eines nicht weiter dargestellten Schienenfahrzeugs 30 , bei dem es sich beispielsweise um einen Eisenbahnzug des Nah- oder Fernverkehrs handeln kann .

Die Figur 1 lässt erkennen, dass das Schienenfahrzeug 30 im Zwischenwagenbereich zwischen den beiden Wagen 10 und 20 einen reduzierten Querschnitt aufweist ; der Zwischenwagenbereich bildet somit einen Querschnittsreduktionsbereich 40 des Schienenfahrzeugs 30 .

An der in Vorwärts fahrtrichtung F gesehen hinten befindlichen Stirnseite 11 des vorderen Wagens 10 sind ein erstes Luftleitelement 101 und ein zweites Luf tleitelement 102 angebracht . Räumlich liegen die beiden Luf tleitelemente 101 und 102 auf unterschiedlichen Seiten eines begehbaren Übergangsbereichs 50 , der die beiden Wagen 10 und 20 verbindet . Der begehbare Übergangsbereich 50 wird beispielsweise durch einen Faltenbalg 51 räumlich begrenzt .

Dem ersten Luf tleitelement 101 ist ein erstes Luf t zuführele- ment 201 zugeordnet , das in Vorwärts fahrtrichtung F gesehen auf der rechten Seite ( in Figur 1 unten) des Querschnittsreduktionsabschnitts 40 angeordnet ist . Die Längsrichtung des ersten Luf t zuführelements 201 verläuft vertikal ( in der Figur 1 senkrecht zur Blattebene ) oder zumindest - von gewissen Krümmungen mit Blick auf eine Anpassung an die Kontur der Fahrzeugaußenhaut abgesehen - weitestgehend vertikal .

Dem zweiten Luf tleitelement 102 ist ein zweites Luftzuführelement 202 zugeordnet , das in Vorwärts fahrtrichtung F gesehen auf der linken Seite ( in Figur 1 oben) des Quer- schnittsreduktionsabschnitts 40 angeordnet ist . Die Längsrichtung des zweiten Luf t zuführelements 202 verläuft ebenfalls vertikal oder - von gewissen Krümmungen mit Blick auf eine Anpassung an die Kontur der Fahrzeugaußenhaut abgesehen - zumindest weitestgehend vertikal .

Die Luf t zuführelemente 201 und 202 können unmittelbar durch eine entsprechende Formgestaltung der Seitenwände des vorderen Wagens 10 gebildet werden . Alternativ können die Luftzuführelemente 201 und 202 durch Karosserieendteile gebildet werden, die an der Stirnseite 11 des Wagens 10 angebracht , beispielsweise angeschraubt sind .

Die Funktion der beiden Luf tleitelemente 101 und 102 und der beiden Luf t zuführelemente 201 und 202 soll nachfolgend beispielhaft anhand des ersten Luf tleitelements 101 und des ersten Luf t zuführelements 201 erläutert werden; die nachstehenden Aus führungen gelten für das zweite Luf tleitelement 102 und das zweite Luf t zuführelement 202 entsprechend .

Die Funktion des ersten Luf t zuführelements 201 besteht darin, bei Fahrt eine hori zontale Luf tstromzufuhr in den Quer- schnittsreduktionsabschnitt 40 hinein hervorzurufen, wodurch im Querschnittreduktionsbereich 40 ein Luftstrom L bewirkt wird . Der Luftstrom L ist in der Figur 1 in denj enigen Abschnitten, in denen er im Wesentlichen hori zontal ausgerichtet ist , mit einer durchgezogenen Linie dargestellt .

Unter Einwirkung der vorderen Stirnseite 21 des hinteren Wagens 20 wird der Luftstrom L in Richtung der Stirnseite 11 des vorderen Wagens 19 gelenkt ; der räumlich unterhalb des Luf tleitelements 101 befindliche Anteil des Luftstroms L gelangt durch die Umlenkung in den Einflussbereich des Luftleitelements 101 , das sich - von der Fahrzeugmitte entlang der Fahrzeugquerrichtung nach außen betrachtet - nach außen erstreckt und eine Luf tstromführung des Luftstromes L bewirkt , und zwar derart , dass ein Teil des Luftstromes wieder von innen nach außen geführt und dabei schräg nach unten abgelenkt wird; in den Abschnitten, in denen der Luftstrom L eine nach unten gerichtete vertikale Richtungskomponente aufweist , ist der Luftstrom L in der Figur 1 mit einer gepunkteten Linie dargestellt .

Mit anderen Worten wirken das erste Luf tleitelement 101 und das erste Luf t zuführelement 201 bei Fahrt entlang der Vorwärts fahrtrichtung F derart zusammen, dass der von dem Luftzuführelement 201 unterhalb des Luf tleitelements 101 hori zontal zugeführte Anteil des Luftstroms L von dem ersten Luftleitelement 101 nach außen mit einer hori zontal nach außen gerichteten Richtungskomponente und einer vertikal nach unten gerichteten Richtungskomponente geleitet wird .

Die hori zontale Luf tstromzufuhr - hervorgerufen durch das erste Luf t zuführelement 201 - erzeugt also den Luftstrom, den das zugeordnete Luf tleitelement 101 nach unten weglenken kann . Das Luf t zuführelement 201 und das Luf tleitelement 101 arbeiten also zusammen und bilden gemeinsam ein Strömungsleitpaar . Höhenmäßig kann das erste Luf tleitelement 101 im Mittenbereich zwischen dem oberen Ende 201a (vgl . Figur 2 ) des ersten Luf t zuführelements 201 und dem unteren Ende 201b (vgl . Figur 2 ) des ersten Luf t zuführelements 201 angeordnet sein; alternativ kann das erste Luf tleitelement 101 im Bereich des oberen Endes ersten Luf t zuführelements 201 oder über diesem angeordnet sein, beispielsweise , wenn sich die Luf t zuführele- mente 201 und 202 nicht bis zum Dach, sondern höhenmäßig beispielsweise nur bis zur Fahrzeugmitte erstrecken . In allen genannten Fällen lässt sich erreichen, dass der Querschnittsreduktionsabschnitt 40 strömungsmäßig in einen oberen Strömungsabschnitt mit nach oben oder hori zontal gerichteter Strömungsrichtung des Luftstromes L und in einen unteren Strömungsabschnitt mit nach außen und unten gerichteter Strömungsrichtung des Luftstromes L segmentiert wird .

Die Figur 2 zeigt eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der beiden Luf tleitelemente 101 und 102 und der beiden Luftzuführelemente 201 und 202 in einer dreidimensionalen Darstellung schräg von der Seite näher im Detail . Man erkennt , dass die beiden Luf tleitelemente 101 und 102 vorzugsweise rinnenförmig sind und mittels Halteelementen 110 an der hinteren Stirnseite 11 des vorderen Wagens 10 angeschraubt sein können .

Die beiden Luf t zuführelemente 201 und 202 sind bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 durch Strangpressprofilteile gebildet , die beispielsweise an der Stirnseite 11 angebracht sind .

Die in der Figur 1 bereits erläuterte Umlenkung des Luftstromes L ist in der Figur 2 mittels einer Kurve ebenfalls ski zziert .

Die Figur 3 zeigt das Aus führungsbeispiel gemäß Figur 2 nochmals aus einem anderen Blickwinkel . Die Figuren 4 bis 6 zeigen am Beispiel des zweiten Luftzuführelements 202 eine zweite vorteilhafte Ausgestaltung der beiden Luf t zuführelemente 201 und 202 . Bei dieser Ausgestaltung sind die beiden Luf t zuführelemente 201 und 202 durch gebogene Bleche gebildet , die mittels ( z . B . gebogenen und genieteten) Halteelementen 220 an der Stirnseite 11 des Wagens 10 angebracht sind . Im Übrigen gelten die obigen Erläuterungen im Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 3 für das Aus führungsbeispiel gemäß den Figuren 4 bis 6 entsprechend .

Je nach Fahrzeugkontur können die seitlichen Luf t zuführelemente 201 und 202 auch etwas aus der vertikalen Ebene versetzt angeordnet und eventuell auch gekrümmt ausgeführt sein . Die Figur 7 zeigt in diesem Zusammenhang eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der beiden Luf t zuführelemente 201 und 202 . Bei dieser Ausgestaltung sind die beiden Luf t zuführelemente 201 und 202 durch nach innen versetzte , gebogene Bleche gebildet , die an der Stirnseite 11 des Wagens 10 gehalten werden .

Im Übrigen gelten die obigen Erläuterungen im Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 6 für das Aus führungsbeispiel gemäß Figur 7 entsprechend .

Die Figur 8 zeigt in einer schematischen Querschnittsdarstellung eine Ausgestaltung, bei der der in Vorwärts fahrtrichtung F gesehen hintere Wagen 20 des Schienenfahrzeugs 30 an seiner vorderen Stirnseite 21 ebenfalls mit Luf tleitelementen 103 und 104 und Luf t zuführelementen 203 und 204 ausgestattet ist . Die Luf tleitelemente 103 und 104 und die Luf t zuführelemente 203 und 204 ermöglichen es , die beschriebene Luftführung auch dann zu erreichen, wenn das Schienenfahrzeug 30 entgegen der in den Figuren 1 bis 8 gezeigten Vorwärts fahrtrichtung F, also in Rückwärts fahrtrichtung R, betrieben wird; mit anderen Worten ist die Luf tstromführung bei dem Aus führungsbeispiel gemäß Figur 8 fahrtrichtungsunabhängig . Im Übrigen gelten die obigen Erläuterungen im Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 7 für das Aus führungsbeispiel gemäß Figur 8 entsprechend . Abschließend sei erwähnt , dass die Merkmale aller oben beschriebenen Aus führungsbeispiele untereinander in beliebiger Weise kombiniert werden können, um weitere andere Aus führungsbeispiele der Erfindung zu bilden .

Auch können alle Merkmale von Unteransprüchen j eweils für sich mit j edem der nebengeordneten Ansprüche kombiniert werden, und zwar j eweils für sich allein oder in beliebiger Kombination mit einem oder anderen Unteransprüchen, um weitere andere Aus führungsbeispiele zu erhalten .