EP2953819A1 - Schienenfahrzeug mit einer einrichtung zum passantenschutz sowie einrichtung zum passantenschutz - Google Patents

Schienenfahrzeug mit einer einrichtung zum passantenschutz sowie einrichtung zum passantenschutz

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Publication number
EP2953819A1
EP2953819A1 EP14702875.7A EP14702875A EP2953819A1 EP 2953819 A1 EP2953819 A1 EP 2953819A1 EP 14702875 A EP14702875 A EP 14702875A EP 2953819 A1 EP2953819 A1 EP 2953819A1
Authority
EP
European Patent Office
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vehicle
rail vehicle
inflatable
person
rail
Prior art date
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Granted
Application number
EP14702875.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2953819B1 (de
Inventor
Michael Fischer
Gerald Newesely
Pavel Hora
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Alstom Transportation Germany GmbH
Original Assignee
Bombardier Transportation GmbH
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Filing date
Publication date
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Application filed by Bombardier Transportation GmbH filed Critical Bombardier Transportation GmbH
Priority to PL14702875T priority Critical patent/PL2953819T3/pl
Priority to EP14702875.7A priority patent/EP2953819B1/de
Publication of EP2953819A1 publication Critical patent/EP2953819A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2953819B1 publication Critical patent/EP2953819B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F19/00—Wheel guards; Bumpers; Obstruction removers or the like

Definitions

  • Rail vehicle with a device for the protection of passers-by and a device for the protection of passers-by
  • the invention relates to a rail vehicle with a device for the protection of pedestrians in the event of a collision with the vehicle front of the vehicle according to the preamble of claim 1, as well as a device for pedestrian protection for use
  • Rail vehicles such as Low or medium-floor trams or light rail vehicles, usually run in mixed driving. This means that they represent participants in public transport and thus interact with people as road users.
  • an obstacle of appropriate size e.g. represents a person lying in front of the vehicle, on a directly at the beginning of the gap on the vehicle front hanging vertically hangs structure.
  • This structure is designed to hinder obstacles to a certain extent. However, if an obstacle is such that it can not be pushed further either for reasons of too great mass or too much friction against the direction of travel, this structure allows another structure to be folded down from the underbody onto the roadway before the first one threatens to break. In this case, this second down-folding structure forms a "ramp" immediately in front of the first chassis, so that in case of breaking through the
  • a disadvantage of these protective systems is therefore that the majority of vehicle types using them are high or medium floor vehicles, which are usually equipped with a suitable ground clearance. Another disadvantage is that it can come to sharp-edged deformations or fractures of the existing protective structures, if they can not support the burden of the "person to be pushed".
  • Protective structure is not "carrying” executed.
  • these first structures or brackets are already at a significant distance from the front of the vehicle. On the one hand, this means that an overridden person must have already gotten far enough under the vehicle before coming into contact with the first structure.
  • this structure is not designed to push the person further in front of him, but merely to let down the final "catching structure".
  • the invention includes a rail vehicle with a device or a
  • the respective structure can not only open, but also represent a closed body.
  • the structures may consist of metallic materials.
  • the structure consists of a welded, flexible double plate which can be inflated by internal pressure deformation via a feed line or a gas generator connected directly to the structure with a gas medium.
  • the metal structure can be changed either by choosing the wall thickness or substituting it with other flexible metal structures.
  • the invention describes a selected embodiment of the inflatable structure as a closed welded metallic double board with a small wall thickness. This choice represents only one of the possible combinations of the invention and is not limited to this selection.
  • a special metallic diaphragm material is to be used, which consists primarily of a metallic, fine-meshed wire mesh.
  • the structure has flexible, inflatable, crack-resistant and contact-resistant properties.
  • the structure may consist of a metallic membrane material, which has a meshed wire structure, wherein the meshed wire structure can be formed in one or more layers.
  • the meshed wire structure has inner and / or outer protective layers of elastic materials.
  • the structure is laminated from the inside with an elastic film, which reduces or completely prevents the gas outlet. For very close-meshed network structures, this inner film, depending on the required
  • the inflation of the metal structure is triggered by a sensor, which is arranged on the vehicle front.
  • the sensor system is provided with measuring means which detect and / or detect the frontal impact of a person on the vehicle front.
  • the metal structure in the activated state forms a geometrieadaptiven shaped body, which fills the cavity between the vehicle body and the rail.
  • the inflation of the metal structure is advantageously carried out with a corresponding expansion speed, which prevents the risk of pulling a person under the vehicle.
  • the invention combines the basic principle of the complete "rejection" from the danger zone of a person in front of the vehicle by using a
  • the invention prevents both the retraction / driving over an unexpected and immediately before the vehicle front on the driveway coming to rest person in the nominal gap on the front of the vehicle, as well as any further risk of rolling over the rail wheels.
  • the closed metal structure may remain under the vehicle as it adapts to changing ground clearance.
  • the present invention can be integrated in all rail vehicles with front panel. It is basically irrelevant, whether it is low-floor, mid-floor or high-floor vehicles.
  • the protection system according to the invention can be installed in all new rail vehicles and also in all in use
  • Fig. 1 a a rail vehicle in a side view with a person in the front area
  • Fig. 1 b a rail vehicle in a front view with a person in the front area
  • Fig. 2a a rail vehicle in a side view with one with a device for pedestrian protection
  • Fig. 2b a rail vehicle in a front view with a device for
  • 3a shows a rail vehicle in a side view with one with a device for passers-by protection in the activated state
  • 3b a rail vehicle in a front view with a device for
  • 4a-c a schematic representation of the operation of a device for
  • FIG. 5a-5c show schematically the structure of the inflatable structure, in Fig. 5b with only a single-layered structure (5b) and with an additional optional tear-resistant layer (5c),
  • FIGS. 6a-c show various forms of formation of the structure in FIG.
  • the device 4 consists of at least one structure 7, which is inflatable by means of a gas medium 6 in order to survive in that dimensionally stable form in which the vehicle can be brought to a standstill.
  • the risk of injury is to be significantly reduced by filling the cavity between rail vehicle 1 and ground 3 immediately before or after the collision by the device 4 mounted on the underside of the rail vehicle front such that the person 2 involved in the collision does not can fall under the rail vehicle 1 and preferably in addition to the
  • a structure material selection of the device according to the invention is based on a structure 7, pronounced as a metal structure, namely on a thin sheet structure, which is expanded or inflated by a gas medium 6 introduced via feed lines 11 (different inflator states 8, 9, FIGS. 3 and 4) ).
  • the structure can also be connected directly to a gas generator (not shown). It is advantageous that the flexibility of the metal structure can be set by the wall thickness and this structure can be in the form of "tailored blank" in the form of welded double plates, whereby alternative, softer metal materials are also conceivable.
  • the device is triggered by a sensor system 10, which is adapted to the rail vehicle front and which detects the frontal impact of a person 2 or predicts the impact by optical, mechanical or other measurement principles is with respect to the
  • Expansions are designed so that the complete final geometry of the molding is already reached before the risk of "pulling in” of the person arises. These are usually a few milliseconds.
  • the structure must have flexible, inflatable, crack-resistant and contact-resistant properties.
  • a special metallic diaphragm material is to be used, which consists primarily of a metallic, fine-meshed wire mesh.
  • the meshed wire structure 12 may be single-layered or multi-layered and have inner and / or outer layers of elastic materials.
  • the structure can be laminated from the inside with an elastic film 13, which reduces or completely prevents the gas outlet. At very low pressure
  • FIGS. 5a to 5c schematically show the structure of the inflatable structure 7.
  • FIG. 5b shows a single-layer structure net structure 12 - gas barrier foil 13 and in FIG. 5c a multilayer construction with an additional optional tear protection layer 14, which may also be only partially attached can.
  • Stainless steel wire mesh high strength stainless materials (materials 1 .4306, 1 .4301 or similar, HSS and UHSS)
  • Mesh density the structure of the wire mesh (mesh density, Wire diameter, weave pattern) is case-specific too
  • the nets can also be annealed after weaving.
  • the structure can also be annealed after weaving.
  • planar wire nets are placed one on top of the other and joined together (FIG. 6a), toric wire nets are joined at both ends (FIG. 6b)
  • the rail vehicle 1 comprises a device (deflector obstacle deflector), which is upstream of the shock absorption system of the vehicle and which does not respond without triggering by an activation device. This should be the full
  • the triggering of the deflector obstacle deflector is either by the driver by means of a device on the driver's desk or by the automatic
  • Detection technology (not content of this invention) of the integrated in advance of the rail vehicle detection device.
  • the first response of one of these devices triggers the deflector obstacle deflector.
  • a gas generator inflates the closed metal structure, which lies folded in the starting position.
  • an additional deflecting movement is performed during inflation and deployment in the direction of the travel path, which moves the person (s) who are being driven over, so to speak under the vehicle.
  • This requires a coordination of the geometry of the closed metal structure to the relationships between the front panel and the track.
  • the closed, folded attached metal structure can also be designed in several parts to compensate for particular curvatures of the shock bar.
  • metal structure can rather be adapted to changing vertical space conditions such as e.g. to adapt to a reduction in nominal ground clearance between bumper and track: it is quite simple by the weight of the vehicle
  • the present invention is intended to supplement the parallel action for the protection of persons with regard to overrunning: the timely stopping of the override

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  • Refuge Islands, Traffic Blockers, Or Guard Fence (AREA)
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Abstract

Schienenfahrzeug (1) mit einer Einrichtung zum Passantenschutz im Falle einer Kollision mit der Fahrzeugfront des Fahrzeuges, wobei die Einrichtung (4) an der Unterseite der Schienenfahrzeugfront angeordnet ist, wobei die Einrichtung (4) aus mindestens einer Struktur (7) besteht, welche mittels eines Gasmediums (6) aufblasbar ist, um jenen Zeitbereich formstabil zu überdauern, in dem das Fahrzeug zum Stillstand gebracht werden kann.

Description

Schienenfahrzeug mit einer Einrichtung zum Passantenschutz sowie Einrichtung zum Passantenschutz
Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug mit einer Einrichtung zum Passantenschutz im Falle einer Kollision mit der Fahrzeugfront des Fahrzeuges nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , sowie eine Einrichtung zum Passantenschutz für den Einsatz an
Schienenfahrzeugen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7.
Schienenfahrzeuge, wie z.B. Nieder- oder Mittelflurstraßenbahnen oder Stadtbahnen, verkehren zumeist in gemischtem Fahrbetrieb. Dies bedeutet, dass sie Teilnehmer am öffentlichen Verkehr darstellen und damit in Interaktion mit Personen als Straßenbenutzer treten.
Seit jeher stellt das Überfahren von Personen, die sich unmittelbar vor dem Fahrzeug befinden, ein Problem dar, da z.B. personenbefördernde Schienenfahrzeuge durch die Aufstandspaarung Metall-Metall zwischen Rad und Schiene, in Verbindung mit der hohen Fahrzeugmasse, in einem längeren Halteweg zum Stillstand kommen als z.B. Automobile, die sowohl weniger Masse als auch durch die Aufstandspaarung Gummi-Asphalt zwischen Rad und Fahrweg eine höhere Friktion aufweisen.
Das Überfahren von Personen gestaltet sich in mehreren Bereichen problematisch.
Einerseits besteht schon beim "Einziehen" der Person in den Spalt an der Fahrzeugfront unter das Fahrzeug signifikante Verletzungsgefahr. Des Weiteren sind Verletzungen beim Überrollen der eingezogenen Person oder Teilen der Person durch die Räder eigentlich kaum zu vermeiden. Zudem birgt ein offener Kupplungsbereich am Fahrzeug eine zusätzlich hohe Verletzungsgefahr. Kommt ein Schienenfahrzeug zum Stillstand, noch bevor eine bereits unter das Fahrzeug geratene Person in den unmittelbaren Gefahrenbereich der Räder gelangt, kann man lebensgefährliche Verletzungen auf ein Minimalmaß reduzieren, wenn auch niemals gänzlich ausschließen.
Schutzsysteme, die in den Begriffsbereich "Abweiser - Obstacle deflector" fallen, sind seit Anbeginn der Schienenfahrzeug-Geschichte bekannt und wurden auch schon in den verschiedensten Ausprägung realisiert. Bekannte Einrichtungen bzw. Lösungen im Bereich Abweiser-Obstacle deflector arbeiten dabei auf Basis der Minimierung der Verletzungsgefahr im Falle des Einziehens oder Überfahrens einer Person in den Spalt an der Fahrzeugfront zwischen Unterboden und Fahrweg. Im Bereich rein mechanisch abweisender Schutzsysteme und Einrichtungen lag und liegt der Fokus auf der Minimierung von Verletzungen einer Person durch Maßnahmen, die ein Einziehen der bereits teilweise überfahrenen Person in den Aufstandsbereich von Rad und Schiene weitestgehend limitieren oder verhindern sollen. Grundgedanke dieser Systeme ist das Ziel, Personen so lange vom unmittelbaren Gefahrenbereich fernzuhalten, bis das Fahrzeug zum Stillstand gekommen ist. Dabei spielt der Spalt zwischen Fahrzeugunterbau und Fahrweg an der Fahrzeugfront eine entscheidende Rolle. Ist der Spalt hinreichend schmal, sollte es dabei gar nicht erst zu einem Einziehen einer Person unter das Fahrzeug kommen können.
Allerdings stellen die Einsatzbedingungen des Fahrzeuges geometrische Anforderungen an diesen Spalt: zugesicherte verfügbare Bodenfreiheit beim Befahren von vertikalen Radien (Kuppe und Wanne) in Zusammenhang mit den kinematischen Gegebenheiten der
Fahrgestellabstände zum vorderen Überhang. Vielfach realisierte Lösungen des
Personenschutzes sehen vor, dass ein Hindernis von entsprechender Größe, das z.B. eine vor dem Fahrzeug liegende Person darstellt, auf eine unmittelbar am Beginn des Spaltes an der Fahrzeugfront vertikal hängende Struktur trifft. Diese Struktur ist so beschaffen, dass sie Hindernisse bis zu einer gewissen Masse schadlos vor sich herschieben kann. Ist jedoch ein Hindernis so beschaffen, dass es entweder aus Gründen zu großer Masse oder zu großer Reibung gegen die Fahrtrichtung nicht weitergeschoben werden kann, lässt diese Struktur eine weitere Struktur vom Unterboden auf den Fahrweg herunterklappen, bevor die erste zu zerbrechen droht. Dabei bildet diese zweite herunterklappende Struktur eine "Rampe" unmittelbar vor dem ersten Fahrgestell, so dass im Falle des Durchbrechens des
Hindernisses an der ersten Struktur ein "Auflesen" noch vor dem Gefahrenbereich stattfinden kann. Ein derartiges System ist aus der Anwendung bei zum Beispiel Hochflur- Straßenbahnen, beispielsweise Fabrikat„DUEWAG",seit den 1960er Jahren weitläufig bekannt.
Diese Systeme finden allerdings nur dann sinnvollen Einsatz, wenn eine hinreichend große Bodenfreiheit am Fahrzeug existiert, die ein Hindernis von der Größe einer überfahrenen Person überhaupt sinnvoll vor dem Gefahrenbereich abweisen kann, ohne dass die überfahrene Person zuvor bereits großen Schaden genommen hat.
Ein Nachteil dieser Schutzsysteme ist daher, dass die Mehrheit der Fahrzeugtypen, die diese einsetzen, Hoch- oder Mittelflurfahrzeuge sind, welche üblicherweise mit einer geeigneten Bodenfreiheit ausgestattet sind. Ein weiterer Nachteil ist, dass es zu scharfkantigen Verformungen oder Brüchen an den vorhandenen Schutzstrukturen kommen kann, wenn diese die Last der "zu schiebenden" Person nicht tragen können.
Andere rein mechanische Lösungen zum Überfahrschutz, die im Bereich von
Niederflurfahrzeugen zum Einsatz kommen, funktionieren ähnlich dem oben erwähnten Prinzip für Mittel- und Hochflurbahnen jedoch mit dem Unterschied, dass die erste
Schutzstruktur nicht "tragend" ausgeführt ist. Zudem liegen diese ersten Strukturen oder Bügel auch bereits in signifikantem Abstand zur Fahrzeugfront. Dies bedeutet zum einen, dass eine überfahrene Person schon relativ weit unter das Fahrzeug geraten sein muss, bevor sie in Kontakt mit der ersten Struktur kommt. Zum anderen ist diese Struktur nicht dafür ausgelegt, die Person weiter vor sich her zu schieben, sondern lediglich die finale "Fangstruktur" herunterklappen zu lassen.
Der Einsatz von Airbags in einem Schutzsystem für vor dem Fahrzeug befindlichen
Personen wurde von der Schienenfahrzeugindustrie zwar bereits beschrieben, aber bislang nur verhalten realisiert - meist aus dem Argument heraus, dass ein Schutzsystem, das ausschließlich aus Airbag-Applikationen besteht, nach der Airbag-Auslösung nicht reversibel in die Ausgangslage gebracht werden kann. Eine derartige Lösung wird beispielsweise u.a. in der DE 102013204555 A1 beschrieben.
Eine weitere Schwierigkeit stellt die Formgebung dieser Airbags dar, die ja auch Schutz gegen ein Einziehen in bzw. Überfahren unter das Fahrzeug im Bereich des Spaltes zwischen dem Unterboden an der Fahrzeugfront und dem Fahrweg sicherstellen soll.
Bekannte Airbagtechnologien erschlaffen nach dem Aufblasvorgang durch Druckabfall. Dadurch stellt sich das Problem der Formhaltigkeit - der Luftsack sollte im aufgeblasenen Zustand, jedenfalls nach dem Aufblasvorgang, zumindest formstabil jenen Zeitbereich überdauern, in dem ein Fahrzeug zum Stillstand gebracht werden kann.
Relativ weit verbreitete Systeme für den Schutz für vor dem Fahrzeug befindliche Personen stellen sogenannte "Soft-Noses" dar. Hier wird eine dämpfende weiche Schicht, z.B. ein polyurethan(PU)-haltiger Kunststoff, an die vorderste Fahrzeugkontur angebracht, um ein maximales Dämpfen des Aufpralles einer kollidierenden Person mit dem Fahrzeug zu ermöglichen. Diese Systeme bieten allerdings keinen Schutz gegen das Einziehen oder Überfahren von Personen unter das Fahrzeug. Ein derartige Lösung wird beispielsweise in den„Hermelijn"-Niederflur-Straßenbahnen des Betreibers„De Lijn" im Belgischen Gent und Antwerpen bekannt.
Von den Fahrzeugherstellern wird ferner bereits versucht, die Öffnung an der Fahrzeugfront zwischen Unterboden und dem Fahrweg so klein wie möglich zu halten, um ein Einziehen von Personen unter das Fahrzeug weitestgehend zu unterbinden. Hier gibt es aber den Konflikt von nicht nur vom Betreiber geforderter Mindestbodenfreiheit des Fahrzeugs, sondern auch kinematischen Grenzbedingungen in allen Einsatzbedingungen, vor allem so genannten "Wannenfahrten". In diesen Zuständen durchfährt das Fahrzeug einen vertikalen Radius mit ansteigendem Gradienten ("Wanne" im Gegensatz zur "Kuppe"), der den vertikalen freien Abstand des vordersten Fahrzeugpunktes zum Fahrweg auf ein Minimum reduziert. Dieser Effekt hängt ab von den kinematischen Zusammenhängen zwischen den Abständen des vordersten Fahrzeugpunktes zum Drehpunkt des ersten Fahrgestelles in Kombination des Abstandes dieses Drehpunktes zum Drehpunkt des nächsten Fahrgestelles oder Wagengelenkes.
Der Großteil bisheriger eingesetzter Schutzeinrichtungen, die das Überfahren einer Person verhindern sollen, zielt darauf ab, die Person vor dem direkten Gefahrenbereich, dem Aufstandsbereich von Rad und Schiene, abzuweisen und damit fernzuhalten. Diese meist mehrstufig funktionierenden Abweisersysteme (z.B. DE 102013204555 A1 ) initiieren den Schutzmechanismus erst, wenn ein physischer Kontakt mit dem überrollenden Hindernis den Abweisemechanismus im Bereich unter der Fahrzeugfront auslöst. Das setzt aber bereits ein teilweises Überrollen der Person durch das Fahrzeug voraus. Ein Vorteil von rein
mechanischen Systemen ist jedoch deren unmittelbares und leichtes Re-Initialisierungs- vermögen nach erfolgter Applikation, sofern keine funktionsmindernden Schäden am System aufgetreten sind.
Weitere bekannte Lösungen bestehen aus einer Abweiserstruktur, die sich unmittelbar hinter der Fahrzeugvorderkante befindet und, als "Wägelchen" auf eigenen Rollen ausgebildet, mittels schubfester Verbindung zum Unterbau permanent aktiviert ist. Diese Struktur ist schubfest aber höhenvariabel am Unterbau befestigt und kann daher Höhenunterschiede, die der Vorbau während der Fahrt durchführt, ausgleichen und weist durch die eigenen Rollen dabei einen konstanten Abstand zum Fahrweg auf. Nachteil dieser Lösung ist, dass vor allem bei wechselnden Wetterbedingungen wie Schnee und Eis, Sand und Steinen das "Wägelchen" in Mitleidenschaft gezogen wird und mehr ein Hindernis für den Betrieb darstellt. Derartige Vorrichtungen sind beispielsweise an Straßenbahnen in Sevilla oder Zaragoza montiert. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Schienenfahrzeug mit einer Einrichtung vorzustellen, welche das komplette "Abweisen" vom Gefahrenbereich einer vor das
Fahrzeug geratenen Person ermöglicht. Ziel ist es dabei, das Überrollen eines Passanten gänzlich zu verhindern.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 13 gelöst. Die Erfindung beinhaltet dazu ein Schienenfahrzeug mit einer Einrichtung bzw. eine
Einrichtung an sich, die aus einer Anordnung eines oder mehrerer aufblasbarer Strukturen in einem Bereich unter der Frontverkleidung besteht, welche mittels eines Gasmediums aufblasbar ist. Vorteilhaft ist dabei vorgesehen, dass die jeweilige Struktur nicht nur offen, sondern auch einen geschlossenen Körper darstellen kann. Weiter ist vorteilhaft, dass neben anderen verwendeten Materialien die Strukturen aus metallischen Werkstoffen bestehen können. Ebenfalls vorteilhaft ist dabei vorgesehen, dass bei verwendeten metallischen Werkstoffen die Struktur aus einer geschweißten flexiblen Doppelplatine besteht, die über eine Zuführleitung oder einem direkt mit der Struktur verbundenem Gasgenerator mit einem Gasmedium durch Innendruckumformung aufblasbar ist. In Optimierungsschritten kann die Metallstruktur entweder durch Wahl der Wandstärke oder Substitution mit anderen flexiblen Metallstrukturen verändert werden.
Im Folgenden beschreibt die Erfindung eine gewählte Ausprägung der aufblasbaren Struktur als geschlossene geschweißte metallische Doppelplatine mit geringer Wandstärke. Diese Wahl stellt nur eine der möglichen Kombinationen der Erfindung dar und beschränkt sich nicht ausschließlich auf diese Auswahl. Um eine hohe Biegenachgiebigkeit bei einer hohen Rissfestigkeit zu erreichen, soll ein spezieller metallischer Membranwerkstoff eingesetzt werden, welcher primär aus einem metallischen, feinmaschigen Drahtnetz besteht.
Vorteilhaft ist vorgesehen, dass die Struktur flexible, aufblasbare, rissresistente und kontaktresistente Eigenschaften aufweist. Dabei kann die Struktur aus einem metallischen Membranwerkstoff bestehen, welcher eine maschige Drahtstruktur aufweist, wobei die maschige Drahtstruktur ein- oder mehrlagig ausbildbar ist. Besonders vorteilhaft ist vorgesehen, dass die maschige Drahtstruktur innere und/oder äu ßere Schutzschichten aus elastischen Materialien aufweist. Zum Steuern des Druckverlaufs wird die Struktur von innen mit einer elastischen Folie kaschiert, welche den Gasaustritt mindert oder voll verhindert. Bei sehr engmaschigen Netzstrukturen kann diese Innenfolie, je nach geforderten
Druckabfallvorgaben, auch wegfallen. Um den Widerstand gegen Risse zusätzlich zu verbessern, ist das vollflächige oder partielle Anbringen von zusätzlichen Schutzfolien an der Au ßenhaut möglich. Nach einem weiteren besonderen Merkmal wird das Aufblasen der Metallstruktur über eine Sensorik ausgelöst, welche an der Fahrzeugfront angeordnet ist. Vorteilhaft ist die Sensorik mit Messmitteln versehen, die den frontalen Aufprall einer Person auf die Fahrzeugfront erkennen und/oder detektieren. Nach einem besonderen Merkmal ist vorgesehen, dass die Metallstruktur im aktivierten Zustand einen geometrieadaptiven Formkörper bildet, der den Hohlraum zwischen dem Fahrzeugunterbau und dem Schienenweg ausfüllt. Das Aufblasen der Metallstruktur erfolgt dabei vorteilhaft mit einer entsprechenden Expansionsgeschwindigkeit, die die Gefahr des Einziehens einer Person unter das Fahrzeug verhindert.
Vorteilhaft verbindet die Erfindung dabei das Grundprinzip vom kompletten "Abweisen" vom Gefahrenbereich einer vor das Fahrzeug geratenen Person durch Einsatz einer
geschlossenen Metallstruktur, die durch Aufblasung aktiviert wird. Die Lehre beruht au ßerdem auf dem Zusammenspiel von elektromechanisch-pneumatischen
Funktionsweisen. Die Erfindung verhindert dabei sowohl das Einziehen/Überfahren einer unvermutet und unmittelbar vor der Fahrzeugfront auf dem Fahrweg zum liegen kommenden Person in den nominellen Spalt an der Fahrzeugfront, als auch jede weitere Gefahr des Überrollens durch die Schienenräder. Nach Aktivierung kann die geschlossene Metallstruktur unter dem Fahrzeug verbleiben, da sie sich an verändernde Bodenfreiheiten anpasst.
Die vorliegende Erfindung lässt sich in alle Schienenfahrzeuge mit Frontverkleidung integrieren. Es ist dabei prinzipiell unerheblich, ob es sich um Niederflur-, Mittelflur- oder Hochflurfahrzeuge handelt. Das erfindungsgemäße Schutzsystem kann dabei in alle neuen Schienenfahrzeuge eingebaut werden und auch in alle in Gebrauch befindlichen
Schienenfahrzeuge nachgerüstet werden.
Da die Merkmale der im Anspruch 13 und den zugehörigen Unteransprüchen beschriebenen Einrichtung bereits aus der oben stehenden Beschreibung hervorgehen, wird zur
Vermeidung von Wiederholungen auf eine gesonderte Beschreibung der Einrichtung verzichtet.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispielen näher beschrieben werden. In den Zeichnungen zeigen
Fig. 1 a: ein Schienenfahrzeug in einer Seitenansicht mit einer Person im Frontbereich, Fig. 1 b: ein Schienenfahrzeug in einer Vorderansicht mit einer Person im Frontbereich, Fig. 2a: ein Schienenfahrzeug in einer Seitenansicht mit einer mit einer Einrichtung zum Passantenschutz,
Fig. 2b: ein Schienenfahrzeug in einer Vorderansicht mit einer Einrichtung zum
Passantenschutz,
Fig. 3a: ein Schienenfahrzeug in einer Seitenansicht mit einer mit einer Einrichtung zum Passantenschutz im aktivierten Zustand,
Fig. 3b: ein Schienenfahrzeug in einer Vorderansicht mit einer Einrichtung zum
Passantenschutz im aktivierten Zustand,
Fig. 4a - c: eine Prinzipdarstellung der Wirkungsweise einer Einrichtung zum
Passantenschutz,
Fig. 5a - 5c zeigen schematisch den Aufbau der aufblasbaren Struktur, In Abb. 5b bei nur einem einschichtigen Aufbau (5b) und mit einer zusätzlichen optionalen Aufreißschutzschicht (5c),
Fig. 6a - c zeigen verschiedene Ausbildungsarten bzw. Formen der Struktur in
schematischer Darstellung.
Im Schienenverkehr, insbesondere im innerstädtischen Tram-Verkehr, sind Kollisionen zwischen einem Schienenfahrzeug 1 und Personen (Fu ßgängern) 2 keine Seltenheit.
Insbesondere beim frontalen Aufprall kommt es dabei zu schweren und tödlichen
Verletzungen, wenn die Person 2 nach dem Aufprall in den Hohlraum zwischen
Schienenfahrzeug 1 und Untergrund 3 gerät. Die Einrichtung 4 besteht dazu aus mindestens einer Struktur 7, welche mittels eines Gasmediums 6 aufblasbar ist, um jenen Zeitbereich formstabil zu überdauern, in dem das Fahrzeug zum Stillstand gebracht werden kann.
Durch die erfindungsgemäße Einrichtung soll das Verletzungsrisiko signifikant zu verringert werden, indem der Hohlraum zwischen Schienenfahrzeug 1 und Untergrund 3 unmittelbar vor oder nach der Kollision durch die an der Unterseite der Schienenfahrzeugfront angebrachte Einrichtung 4 derart gefüllt wird, dass die an der Kollision beteiligte Person 2 nicht unter das Schienenfahrzeug 1 geraten kann und vorzugsweise neben die
Fahrzeuggleise abgelenkt wird. Auch dabei sind Verletzungen nicht auszuschließen, diese sollten jedoch deutlich geringer und ohne Lebensgefährdung ausfallen, (siehe Fig. 1 und 2)
Eine Strukturmaterial-Auswahl der erfindungsgemäßen Einrichtung basiert dabei auf einer Struktur 7, ausgeprägt als Metallstruktur, nämlich auf einer Dünnblechstruktur, welche durch ein über Zuführleitungen 1 1 eingebrachtes Gasmedium 6 expandiert bzw. aufgeblasen wird (verschiedene Aufblaszustände 8, 9, Fig. 3 und 4). Die Struktur kann dazu auch direkt mit einem Gasgenerator verbunden sein (nicht dargestellt). Vorteilhaft ist, dass durch die Wandstärke die Flexibilität der Metallstruktur einstellbar ist und diese Struktur als„Tailored Blank" in Form geschweisster Doppelplatinen vorliegen kann, wobei auch alternative, weichere Metall-Materialien denkbar sind. Dabei ist diese Anordnung im Ausgangszustand vor Aktivierung einer Detektionstechnologie (nicht Inhalt dieser Erfindung) von au ßen nicht sichtbar. Das Auslösen der Einrichtung erfolgt über eine Sensorik 10, welche an der Schienenfahrzeugfront adaptiert wird und welche auf optischen, mechanischen oder anderer Messprinzipien den frontalen Aufprall einer Person 2 detektiert oder den Aufprall vorhersieht. Der Mechanismus ist dabei bezüglich der
Expansionsgeschwindigkeit derart ausgelegt, dass die vollständige Endgeometrie des Formkörpers bereits dann erreicht ist, bevor die Gefahr des "Hineinziehens" der Person entsteht. Dies sind im Regelfall wenige Millisekunden.
Um den Anforderung einer dauerhaft sicheren Funktionalität der
Personenschutzkomponente nachkommen zu können, muss die Struktur flexible, aufblasbare, rissresistente und kontaktresistente Eigenschaften aufweisen.
Um eine hohe Biegenachgiebigkeit bei einer hohen Rissfestigkeit zu erreichen, soll ein spezieller metallischer Membranwerkstoff eingesetzt werden, welcher primär aus einem metallischen, feinmaschigen Drahtnetz besteht. Die maschige Drahtstruktur 12 kann einlagig oder mehrlagig ausgeführt sein und innere und/oder äu ßere Schutzschichten aus elastischen Materialien aufweisen.
Zum Steuern des Druckverlaufs kann die Struktur von innen mit einer elastischen Folie 13 kaschiert werden, welche den Gasaustritt mindert oder voll verhindert. Bei sehr
engmaschigen Netzstrukturen kann diese Innenfolie, je nach geforderten
Druckabfallvorgaben, auch wegfallen. Um den Widerstand gegen Risse zusätzlich zu verbessern, ist das vollflächige oder partielle Anbringen von zusätzlichen Schutzfolien 14 an der Außenhaut möglich. Die Fig. 5a bis 5c zeigen schematisch den Aufbau der aufblasbaren Struktur 7. In Fig. 5b ist ein einschichtiger Aufbau Netzstruktur 12 - Gassperrfolie 13 und in Fig. 5c ein mehrschichtiger Aufbau mit einer zusätzlichen optionalen Aufreißschutzschicht 14 dargestellt, welche auch nur partiell angebracht sein kann.
Für die erfindungsgemäße Struktur 7 kommen insbesondere folgende Drahtnetze zur Anwendung:
Edelstahldrahtgewebe: Hochfeste rostfreie Werkstoffe (Materialien 1 .4306, 1 .4301 oder ähnliche, HSS und UHSS)
Netzdichte (mesh): Die Struktur des Drahtgewebes (Maschendichte, Drahtdurchmesser, Webemuster) ist lastfallspezifisch zu
wählen. Für einlagige Strukturen können z.B. Drahtgewebe mit einer Maschendichte von ca. 45x46 Maschen pro Zoll und einem Drahtdurchmesser von rund 200 μηι eingesetzt werden. Der Einsatz sowohl noch feinerer Strukturen (Maschenweite bis 5 μηι z.B. als zusätzliche Gassperrfolie (zweite Lage)) als auch gröberer Strukturen für die tragende Schicht mit
Maschenweiten bis 5 mm ist anwendungsspezifisch
festzulegen.
Struktur der Netze: Anwendbar sind wohl orthogonal gewobene Netze ("Plane weave") als auch Netze mit anderen Webemustern. Diese werden nach den geforderten in-plane Steifigkeiten
(richtungsabhängiges Verhalten auf Zug und Schub) gewählt.
Um eine hohe Duktilität zu erreichen, können die Netze nach dem Weben auch geglüht werden. Zur Herstellung der Struktur können
ebene Drahtnetze aufeinander gelegt und geschlossen gefügt werden (Fig. 6a), torische Drahtnetze an beiden Enden gefügt werden (Fig. 6b)
oder kissenartige Strukturen, die direkt gewoben werden (Fig. 6c).
Das erfindungsgemäße Schienenfahrzeug 1 umfasst eine Einrichtung (Abweiser-Obstacle deflector), die dem Stoßverzehrsystem des Fahrzeuges vorgelagert ist und welches ohne Auslösung durch eine Aktivierungseinrichtung nicht anspricht. Dies soll die volle
Funktionsfähigkeit des darüber befindlichen Stoßverzehrsystems bei Crashes ohne
Überfahr-Gefahr einer Person sicherstellen.
Die Auslösung des Abweisers-Obstacle deflectors erfolgt entweder durch den Fahrer mittels Betätigung einer Einrichtung am Fahrerpult oder durch die automatische
Detektionstechnologie (nicht Inhalt dieser Erfindung) der im Vorfeld des Schienenfahrzeuges integrierten Detektionseinrichtung. Jedenfalls löst das erste Ansprechen einer dieser Einrichtungen den Abweiser-Obstacle deflector aus. Dabei bläst ein Gasgenerator die geschlossene Metallstruktur, die gefaltet in Ausgangsposition liegt, auf. Je nach Geometrie der geschlossenen, gefaltet angebrachten Metallstruktur wird während des Aufblasens und Entfaltens Richtung Fahrweg eine zusätzliche Abweiserbewegung durchgeführt, die die im Überfahrenwerden befindliche(n) Person(en) sozusagen unter dem Fahrzeug herausbewegt. Dies setzt natürlich eine Abstimmung der Geometrie der geschlossenen Metallstruktur an die Verhältnisse zwischen Frontverkleidung und Fahrweg voraus. Die geschlossene, gefaltet angebrachte Metallstruktur kann auch mehrteilig ausgeführt sein, um besondere Krümmungen des Stoßbügels auszugleichen.
Ein besonderes Merkmal der aktivierten (=aufgeblasenen) geschlossenen Metallstruktur und damit eine deutliche Verbesserung zu bekannten Airbag-Technologien ist, dass diese nach dem Aufblasvorgang formstabil in Lage und Position bleibt. Dies bedeutet, dass nach Druckbeaufschlagung (=Aufblasvorgang) per se kein (konstanter) Druck in der Struktur mehr sein muss, um diese in aufgeblasenen Zustand zu behalten. Die geschlossenen
Metallstruktur kann sich jedoch vielmehr an sich ändernde vertikale Platzverhältnisse wie z.B. an eine Verringerung der nominellen Bodenfreiheit zwischen Stoßbügel und Fahrweg anpassen: sie wird durch das Eigengewicht des Fahrzeuges ganz einfach
zusammengedrückt. Nach dieser Reduktion der Höhe der geschlossenen Metallstruktur verbleibt diese im Zustand der reduzierten Höhe.
Der gesamt Vorgang der Hinderniserkennung sowie Auslösung und Aufblasung der geschlossenen Metallstruktur soll dabei in Echtzeit geschehen. Durch die vorliegende Erfindung soll in jedem Fall die parallel stattfindende Aktion zum Schutz von Personen hinsichtlich des Überfahrens ergänzt werden: das rechtzeitige Anhalten des
Schienenfahrzeuges, bevor eine Person durch Einziehen / Überfahren unter das Fahrzeug verletzt werden kann.

Claims

Patentansprüche
1 . Schienenfahrzeug (1 ) mit einer Einrichtung zum Passantenschutz im Falle einer
Kollision mit der Fahrzeugfront des Fahrzeuges, wobei die Einrichtung (4) an der Unterseite der Schienenfahrzeugfront angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Einrichtung (4) aus mindestens einer Struktur (7) besteht, welche mittels eines Gasmediums (6) aufblasbar ist, um jenen Zeitbereich formstabil zu überdauern, in dem das Fahrzeug zum Stillstand gebracht werden kann.
2. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur (7) aus einer Metallstruktur besteht, die über eine Zuführleitung (1 1 ) oder einem direkt mit der Struktur verbundenen Gasgenerator mit einem Gasmedium (6) durch
Innendruckumformung aufblasbar ist.
3. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur (7) aus einer geschlossenen Struktur besteht, die über eine Zuführleitung (1 1 ) mit einem Gasmedium (6) durch Innendruckumformung aufblasbar ist.
4. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur (7) als geschlossene Metallstruktur ausgebildet ist und aus einer geschweißten Doppelplatine besteht, die über eine Zuführleitung (1 1 ) oder einem direkt mit der Struktur verbundenen Gasgenerator mit einem Gasmedium (6) durch
Innendruckumformung aufblasbar ist.
5. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufblasen der Struktur (7) über eine Sensorik (10) ausgelöst wird, welche an der Fahrzeugfront angeordnet ist.
6. Schienenfahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik (10) Messmittel aufweist, die den frontalen Aufprall einer Person (2) auf die Fahrzeugfront erkennen und/oder detektieren.
7. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur (7) im aktivierten Zustand einen geometrieadaptiven Formkörper (5) bildet, der den Hohlraum zwischen dem Fahrzeugunterbau und dem Schienenweguntergrund(3) ausfüllt.
8. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufblasen der Struktur (7) mit einer Expansionsgeschwindigkeit erfolgt, die die Gefahr des Einziehens einer Person (2) unter das Fahrzeug (1 ) verhindert.
9. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur (7) flexible, aufblasbare, rissresistente und kontaktresistente Eigenschaften aufweist.
10. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur (7) aus einem metallischen Membranwerkstoff besteht, welcher eine maschige Drahtstruktur (12) aufweist.
1 1 . Schienenfahrzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die maschige Drahtstruktur (12) ein- oder mehrlagig ausgebildet ist.
12. Schienenfahrzeug nach den Ansprüchen 10 und 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die maschige Drahtstruktur (12) innere und/oder äußere partielle oder vollflächige
Schutzschichten (13, 14) aus elastischen Materialien aufweist.
13. Einrichtung zum Passantenschutz im Falle einer Kollision mit der Fahrzeugfront eines Schienenfahrzeuges (1 ), wobei die Einrichtung (4) an der Unterseite der
Schienenfahrzeugfront angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
diese mindestens eine Struktur (7) umfasst, welche mittels eines Gasmediums (6) aufblasbar ist, um jenen Zeitbereich zu formstabil zu überdauern, in dem das Fahrzeug zum Stillstand gebracht werden kann.
14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur (7) als
Metallstruktur besteht, die über eine Zuführleitung (1 1 ) oder einem direkt mit der Struktur verbundenen Gasgenerator mit einem Gasmedium (6) durch
Innendruckumformung aufblasbar ist.
15. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur (7) als
geschlossene Struktur besteht, die über eine Zuführleitung (1 1 ) mit einem Gasmedium (6) durch Innendruckumformung aufblasbar ist.
16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur (7) als geschlossene Metallstruktur ausgebildet ist und aus einer
geschweißten Doppelplatine besteht, die über eine Zuführleitung (1 1 ) oder einem direkt mit der Struktur verbundenen Gasgenerator mit einem Gasmedium (6) aufblasbar ist.
17. Einrichtung nach den Ansprüchen 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das
Aufblasen der Struktur (7) über eine Sensorik (10) ausgelöst wird, welche an der Fahrzeugfront des Schienenfahrzeuges (1 ) angeordnet ist.
18. Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik (10)
Messmittel aufweist, die den frontalen Aufprall einer Person (2) auf die Fahrzeugfront des Schienenfahrzeuges (1 ) erkennen und/oder detektieren.
19. Einrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur (7) im aktivierten Zustand einen geometrieadaptiven Formkörper (5) bildet, der den Hohlraum zwischen dem Fahrzeugunterbau im Frontbereich des
Schienenfahrzeuges (1 ) und dem Schienenweguntergrund(3) ausfüllt.
20. Einrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufblasen der Struktur (7) mit einer Expansionsgeschwindigkeit erfolgt, die Gefahr des Einziehens einer Person (2) unter das Fahrzeug (1 ) verhindert.
21 . Einrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur (7) flexible, aufblasbare, rissresistente und kontaktresistente Eigenschaften aufweist.
22. Einrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur (7) aus einem metallischen Membranwerkstoff besteht, welcher eine maschige Drahtstruktur (12) aufweist.
23. Einrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die maschige
Drahtstruktur (12) ein- oder mehrlagig ausgebildet ist.
24. Einrichtung nach den Ansprüchen 22 und 23, dadurch gekennzeichnet, dass die
maschige Drahtstruktur (12) innere und/oder äußere partielle oder vollflächige
Schutzschichten (13, 14) aus elastischen Materialien aufweist.
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