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EP2763880B2 - Schienenfahrzeug mit einer schall- und schwingungsisolierten raum-in-raum-kabine - Google Patents
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EP2763880B2 - Schienenfahrzeug mit einer schall- und schwingungsisolierten raum-in-raum-kabine - Google Patents

Schienenfahrzeug mit einer schall- und schwingungsisolierten raum-in-raum-kabine Download PDF

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EP2763880B2
EP2763880B2 EP11767983.7A EP11767983A EP2763880B2 EP 2763880 B2 EP2763880 B2 EP 2763880B2 EP 11767983 A EP11767983 A EP 11767983A EP 2763880 B2 EP2763880 B2 EP 2763880B2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
car body
floor
elements
cabin
floorpan
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP11767983.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2763880A1 (de
EP2763880B1 (de
Inventor
Florian Büttner
Torsten KOHRS
Ulf Orrenius
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alstom Transportation Germany GmbH
Original Assignee
Bombardier Transportation GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=44789457&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP2763880(B2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Bombardier Transportation GmbH filed Critical Bombardier Transportation GmbH
Publication of EP2763880A1 publication Critical patent/EP2763880A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2763880B1 publication Critical patent/EP2763880B1/de
Publication of EP2763880B2 publication Critical patent/EP2763880B2/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D17/00—Construction details of vehicle bodies
    • B61D17/04—Construction details of vehicle bodies with bodies of metal; with composite, e.g. metal and wood body structures
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B61D17/04—Construction details of vehicle bodies with bodies of metal; with composite, e.g. metal and wood body structures
    • B61D17/10—Floors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B61D17/00—Construction details of vehicle bodies
    • B61D17/04—Construction details of vehicle bodies with bodies of metal; with composite, e.g. metal and wood body structures
    • B61D17/18—Internal lining, e.g. insulating
    • B61D17/185—Internal lining, e.g. insulating for sound insulating

Definitions

  • the invention relates to a rail vehicle with a room-in-room cabin with improved sound and vibration insulation.
  • One measure that has been used to date is to line the space between the floor of a compartment and the car body with sound-absorbing material, for example mineral wool, in order to reduce the noise input via the floor. Furthermore, the space between the inside wall of a compartment and the side wall of the car body is also lined with sound-absorbing material. Furthermore, it is possible to implement the soundproofing by using heavy inner floors and the use of damping pads on the car body shell.
  • sound-absorbing material for example mineral wool
  • the WO 01/05640 discloses a connecting element for connecting a wall and an extension part of a car body, which has a rubber-elastic support part.
  • noise-damping properties of the support part are also used, as a result of which there should be less structure-borne noise in the interior of the car body of a vehicle.
  • the generic U.S. 2,925,050 discloses a rail vehicle with a soundproof and vibration-insulated cabin, with a car body, having a car body floor, car body side walls and a car body ceiling, and a car body enclosed cabin, having cabin side walls, a cabin ceiling, and a floor pan, having a floor part and side parts.
  • the cabin is mounted on one or more spring elements arranged between the floor pan and the car body floor.
  • the DE-PS-719 496 in connection with the main patent 694 052 discloses a rail vehicle with a cabin which has a floor pan composed of various parts, the cabin being mounted on spring elements arranged between the floor pan and the car body.
  • the invention was therefore based on the object of providing a rail vehicle which has improved sound and vibration insulation.
  • the input of noise and vibration into a passenger cabin should be reduced from below, for example via the bogies.
  • the invention proposes a rail vehicle with the features of claim 1 .
  • Advantageous special embodiments are specified in the subclaims.
  • the vehicle has a room-in-room structure.
  • the cabin is arranged as an independent room within the car body.
  • the term "cab” refers to a space inside a rail vehicle, preferably for people to stay in.
  • the term "cabin” includes, without limitation, driver's cabins, passenger compartments, large cabins, etc. Examples of rail vehicles include, without limitation, wagons, locomotives and railcars.
  • the lower area of the cabin is formed by a rigid floor pan that is mounted on spring elements, the spring elements being arranged on the car body floor and the floor pan being mounted on the spring elements.
  • the cabin side walls connect directly or indirectly, for example via connecting elements, to the floor pan and continue the cabin upwards.
  • the suspension elements absorb the weight of the floor pan and most of the weight of the cab.
  • the floor pan is rigid or substantially rigid, meaning that it exhibits little or no flexing or twisting under load.
  • the floor pan is preferably also self-supporting.
  • the natural frequency of the tub is in the range of 20-100 Hz, particularly preferably 20-50 Hz and most preferably 20-30 Hz, meaning the natural frequency under base load, ie without passengers in the cabin.
  • the mass of the floor pan and the basic static load can be increased, for example, by arranging support elements, air ducts, storage cabinets and/or electrical operating elements in the side parts of the floor pan.
  • Support elements and air ducts can be made of metal, for example.
  • the mass of the floor pan can be increased by having the bottom part of the pan comprise several layers of solid material, for example layers of wood, in particular plywood, or metal.
  • the mass of the floor pan can also be increased by arranging interior fittings, such as chairs and/or tables, on the floor part on the cabin side.
  • the rigid floor pan is decoupled in the space surrounding the car body and has no rigid connection to the floor, walls and ceiling of the car body.
  • the cabin is mounted on spring elements.
  • the tub is self-supporting.
  • the spring elements cause the cabin to be insulated against noise and vibration, particularly in the area of the floor pan and especially in the area of the floor.
  • the load of the cabin side walls rests at least partially, preferably predominantly, on the floor pan.
  • the static load of the cabin side walls can be dissipated in the vertical direction via the spring elements on which the floor pan rests.
  • the spring elements also have damping properties, so that they are spring and damping elements at the same time.
  • the spring elements are also damped. Damping properties of the spring elements depend on the choice of material, for example on the type of plastic if the spring elements are made of plastic.
  • Damping has the effect that an increase in the resonant frequency of the floor pan is avoided or at least limited when excitation occurs in the range of the resonant frequency.
  • additional damping elements are arranged between the floor pan and the car body floor.
  • the cabin is mounted on one or more spring elements arranged between the floor pan and the car body floor and one or more damping elements arranged between the floor pan and the car body floor.
  • spring elements and the damping elements are elements that are different from one another and are preferably spatially separate.
  • the spring elements and, if present, the additional damping elements are arranged exclusively between the floor part of the floor pan and the car body floor, so that only the floor part of the floor pan rests on spring elements.
  • the side parts of the floor pan have one or more acoustically decoupled connections to their adjacent car body side walls.
  • the connections can have elastic connection elements, which are made of rubber, for example.
  • the side parts of the floor pan have no connection to their adjacent car body side walls, in particular no attachment to adjacent car body side walls. Any stop elements present, as described below, which are preferably non-contact, are not a connection.
  • the side parts of the floor pan preferably have no connection to the surrounding car body.
  • connection means in particular that there are no fastening elements, connecting elements or connecting components that could transmit vibrations or sound.
  • a non-vibration-transmitting, preferably loosely packed insulation material, such as mineral wool, can be arranged in the intermediate space between the lower region of a cabin side wall and an adjacent car body side wall.
  • the floor pan is mounted in a floating manner relative to the car body floor.
  • a floating bearing means that the bottom part of the floor pan and the car body floor are not firmly connected to each other, neither via the spring elements nor via other connections.
  • the floor pan can therefore theoretically be displaced in any horizontal spatial direction relative to the car body floor.
  • a displacement is practically prevented on the one hand by the dead weight of the floor pan and the cabin, frictional forces between the floor pan and the spring elements and the car body floor.
  • stop elements can be present that prevent the cabin from shifting.
  • Floating storage can be implemented in a number of ways.
  • the spring elements for example made of elastomeric material, can be fixed to the floor part of the floor pan or to the car body floor, for example by screwing or gluing.
  • the floor pan in particular the floor part, is not fixed to the spring elements.
  • the cabin has no openings to an intermediate space that is located between the cabin and the surrounding car body, which further improves the sound insulation.
  • the cabin side wall has, for example, projections outwards, in the direction of the windows, and the edges of the projections are attached to the wall of the car body or to the window frame. Seals may be present in other areas.
  • So-called stop elements can be arranged between the side wall of the floor pan and the side wall of the car body.
  • the stop elements cause the floor pan to be supported in the x and y directions, in particular in the event of lateral forces and forces in the longitudinal direction of the vehicle.
  • the x-direction is the direction of the longitudinal axis of the carriage and the y-direction is the direction transverse to it, to the side of the carriage.
  • the Z direction is up direction.
  • the aforesaid stop elements are preferably arranged at the height of the upper edge of the side wall of the floor pan.
  • the stop elements can be designed, for example, as lugs located opposite one another in the longitudinal direction of the carriage, a first lug being attached to the side wall of the carriage body and a second lug to the side wall of the floor pan, in particular at the height of the upper edge of the side wall.
  • the Stop elements, in particular the tabs are preferably arranged in such a way that they only touch (hit) one another when the floor pan is moved a certain distance relative to the car body, for example when the car is braked, and that they are otherwise contactless.
  • an elastic material can be provided between the tabs, which is attached to one of the tabs.
  • a rigid, self-supporting tub can be made by any rigid assembly of a base and sides.
  • a joint connection can be made using any of the joining techniques commonly used in rail vehicle construction, but in particular using screws or welding.
  • the trough can also be manufactured in one piece.
  • the base part and at least the side parts mentioned form an intrinsically rigid trough.
  • parts of the cabin side walls can also be included in the rigid, self-supporting structure.
  • the bottom part means the lower section of the floor pan that extends horizontally or essentially horizontally.
  • the bottom part can be made up of several layers.
  • the materials used for the base part or the various layers of the base part are preferably metal, wood, such as plywood, and/or plastics. Individual layers can be glued together. In particular, sound-insulating materials such as porous or non-porous plastics, cork, or mixtures thereof can be arranged between layers of wood.
  • a carpet or a plastic covering is preferably applied to the floor part as the last layer in the direction of the interior. The floor part thus forms the cabin floor in the direction of the inside of the cabin.
  • the side parts of the floor pan extend both in the longitudinal direction of the cabin and upwards, starting from the floor part. They can also be referred to as the side walls of the tub.
  • the side parts begin, for example, at the edges of the floor part running in the longitudinal direction of the vehicle.
  • the side parts of the floor pan preferably extend as far as the lower edge of the car window. Starting from the floor part, the side parts of the floor pan each take up preferably up to 25% of the maximum interior height of the entire cabin, more preferably up to 30%, even more preferably up to 35% and most preferably up to 40%.
  • the side parts of the floor pan have support elements.
  • the support elements give the side parts a rigid and self-supporting structure.
  • the side parts have carrier elements that extend from bottom to top.
  • the side parts can also have cross member elements that extend in the longitudinal direction of the car body.
  • the side parts can have a self-supporting skeleton structure made of support elements. At least some of the support members of a skeletal structure are preferably connected to each other.
  • carrier elements that run from top to bottom can be connected to carrier elements that run in the longitudinal direction.
  • the carrier elements can be all types of carriers.
  • An example are profile beams, preferably made of metal.
  • Such a rigid and self-supporting structure can be covered at least in the direction of the interior with cladding elements, such as screens.
  • At least some of the carrier elements are at the same time air duct elements.
  • at least part of the supporting elements has a dual function as a supporting element and as an air duct for the ventilation system of the cabin.
  • Air duct elements are part of the cabin's ventilation system and form part of an air duct for introducing air into the cabin.
  • Carrier elements which are at the same time air duct elements, have a cavity with two openings in the interior, wherein the first opening can be provided as an inlet opening for air and another opening can be provided as an outlet opening for air.
  • the air duct element is preferably tubular, so that the cavity in the air duct element is a tube.
  • the tube can have any desired cross section, even changing within an air duct element.
  • the cross section can, for example, be round, oval or polygonal, for example rectangular.
  • the air duct element can be bent, with the bend preferably being adapted to the contour of the car body.
  • the air duct elements can have a flange at their ends for connection to other components. Air duct elements, in particular tubular ones, are preferably made of metal.
  • the air duct elements preferably extend from below upwards, from a lower end of the side part of the floor pan to an upper end of the side part.
  • Air duct elements with a tubular cavity have high rigidity, which makes them as supporting elements are particularly suitable. Furthermore, due to their mass, air duct elements can contribute to reducing the natural frequency of the floor pan, especially if they are made of metal.
  • a plurality of air duct elements are preferably arranged parallel to one another along the side parts of the floor pan.
  • the air duct elements described above can be connected to a hollow profile support running in the longitudinal direction of the vehicle, which can have air outlet openings, so that air guided through the air duct elements enters the hollow profile support and is guided out of the air outlet openings in the direction of the interior.
  • the hollow profile support forms the lower edge of the side parts of the tub and is placed on the bottom part of the tub. It thus forms a longitudinal support of the side part of the floor pan.
  • a plate can be placed on the air duct elements and any further carriers that may be present, which plate has air passage openings where the air duct elements are attached. Further air duct elements in the area of the cabin side walls can be connected to these openings.
  • the plate can form the upper end of a side part of the floor pan.
  • the panel can protrude into the interior of the cabin and, for example, form the function of a shelf or window sill for windows provided above in the cabin side walls.
  • the plate can be a longitudinal support of the side part of the floor pan.
  • operating devices for passengers for example operating devices for air conditioning systems, cabinets and/or storage compartments, can be provided in the side parts of the floor pans.
  • the side parts of the floor pan in particular the advantageous embodiments described above, preferably have a greater thickness, i.e. a greater extent transversely to the longitudinal direction of the vehicle, than the side walls adjoining the side parts.
  • a greater thickness i.e. a greater extent transversely to the longitudinal direction of the vehicle
  • the side panels comprise a rigid, self-supporting structure of support members, and especially when air duct members are involved.
  • the side parts of the tub can protrude into the interior of the cabin, with the upper edge or the top of the side parts being able to function as a shelf or window sill.
  • the tub Due to the resilient mounting of the tub on spring elements, the tub under static loads, for example from passengers in the cabin, after deflected below, whereby the spring elements are compressed. Due to a high static basic load, caused by the mass of the floor pan (without passengers), there is a small additional compression of the spring elements at maximum load from passengers. In other words, the mass of the floor pan significantly exceeds the mass of the passengers located on the floor pan.
  • the cabin side walls arranged above the floor pan can be flexibly connected to the floor pan, as will be described below, so that the upper areas of the cabin side wall are not deflected to the same extent as the floor pan under load.
  • Connections of the floor pan, in particular the floor part of the floor pan, to other floor sections, for example floors in the area of the driver's cab or in other areas of the car, or connections to partition walls are preferably designed to be elastic or with gaps in between, in order to effectively separate the floor pan, in particular the floor part of the pan, from to decouple other floor sections.
  • the cabin side walls can be made up of several elements. Cabin side wall elements, which are arranged in the area of the windows, are preferably arranged in a stationary manner there and in particular cannot be shifted up or down.
  • the cabin side walls attach to the upper edge of the side part of the floor pan.
  • the part of the cabin side wall that contains the window cutouts attaches to the upper edge of the side part of the tub.
  • the cabin side walls arranged above the floor pan can be connected to their respectively adjacent car body side wall via suspension elements.
  • the suspension elements can be arranged, for example, above the windows and/or in the area of window pillars.
  • the suspension elements are preferably elastically movable and serve to fasten the side wall or, in the case of a multi-part side wall, to fasten side wall elements, inclusive any existing luggage racks. They thus allow an elastic movement of the cabin side wall relative to the adjacent car body side wall.
  • the spring elements for mounting and supporting the floor pan can be air springs, gas springs, elastomer springs, for example.
  • elastomer springs hereinafter referred to as “elastic elements”.
  • Elastic elements can have a wide variety of shapes, for example the elements can be circular, rectangular or strip-shaped.
  • the elastic elements have a strip shape.
  • they can be aligned along the longitudinal axis of the carriage (x-axis) or along the y-axis or at an angle to it.
  • the distance between the strips can be, for example, in the range from 200 to 600 mm.
  • the space between the strips can be lined with an insulation material, for example mineral wool such as glass or rock wool, a plastic foam, wet insulation materials, or a combination thereof.
  • the strips can be attached to the car body floor with an adhesive.
  • Particularly suitable materials for the elastic elements are elastomeric plastics. Examples include natural rubber, synthetic rubber, polyurethane, polyether urethane, silicone rubber, with cellular/porous materials being particularly suitable. Most preferred materials are sold under the trade names Sylodyn® , SylodynNB® and Sylomer® , for example by Getzner.
  • the elastic elements also have damping properties, ie they are preferably also damping elements at the same time.
  • the elastic elements preferably combine the properties of static rigidity and dynamic flexibility. If low-frequency resonance phenomena are to be reduced, high damping of the elastic elements is advantageous, particularly to reduce low-frequency vibrations.
  • first and second elastic material two different elastic materials, hereinafter referred to as first and second elastic material.
  • first elastic material has exclusively, or predominantly, resilient properties
  • second elastic material has exclusively, or predominantly, damping properties
  • each cabin side wall and the floor pan can be connected to one another via an elastic connection.
  • each cabin side wall can be connected to the side parts of the floor pan via an elastic connection.
  • the cabin side wall is attached to the upper edge of the side part of the floor pan, with the elastic connection being arranged between the lower edge of the cabin side wall and the upper edge of the floor pan.
  • the side wall part that contains the window cutouts is connected to the floor pan via an elastic connection.
  • the elastic connection can be implemented in different ways.
  • this can be a joint or sealing strip made of elastic material, or connecting pieces or connecting angles with rubber-elastic elements or the like.
  • the elastic connection can also be an elastic strip or an elastic profile, which can have a sealing function.
  • the car body floor has an inboard horizontal panel, an outboard horizontal panel and cross braces connecting the two horizontal panels.
  • the elastic elements are arranged on the car-inner panel via connection points of the cross braces to the car-inner panel.
  • the described structure of a car body floor can be formed, for example, by a profile element, such as an extruded profile, or a plurality of composite profile elements with inner cross braces.
  • first elastic elements are used in the form of strips, which are arranged over the connection points of cross braces in the longitudinal direction of the vehicle (x-direction).
  • the described transverse struts are also aligned in the longitudinal direction of the vehicle, so that the transverse struts and the strip-shaped elastic elements have the same course and lie essentially one above the other, separate from the panel inside the vehicle.
  • the elastic elements are arranged at particularly stiff points on the car body floor, and a particularly effective elastic decoupling is achieved between the car body floor and the cabin floor.
  • the present invention also relates to a combination of rail vehicles, for example a train, which has one or more rail vehicles as described above.
  • the 1 shows a section across a rail vehicle vertical to the vehicle longitudinal axis (x-axis) with a room-in-room concept according to the present invention, in which a cabin 1 is enclosed by a car body 2.
  • the car body 2 is composed of a car body floor 3, car body side walls 4a, 4b and a car body cover 5.
  • the 1 also shows a section through window panes 13a, 13b in the car body.
  • the cabin 1 is composed of a floor pan 6, cabin side walls 8a, 8b and a cabin ceiling 9.
  • the side walls 8a and 8b are each composed of several elements.
  • the side walls 8a, 8b merge into the ceiling 9 in the areas above the windows.
  • the side walls 8a, 8b and the ceiling 9 are connected to the car body 2 via holding profiles 30 and supports 32, 33.
  • the beams 32, 33 are connected to the car body via elastic suspension elements (not shown).
  • the cabin side walls 8a, 8b each have projections outwards, in the direction of the windows, and the edges of the projections are attached to the window frame
  • the floor pan 6 has a floor part 7 and side parts 11,12. Between the car body floor 3 and the floor part 7 are spring elements 10 in the form of elastic strips running along the longitudinal axis of the vehicle are arranged, on which the trough 6 is supported and resiliently mounted via the base part 7 .
  • the side walls 8a and 8b attach to the side parts 11, 12 of the floor pan 6 and continue the cabin upwards.
  • the spring elements 10 are arranged exclusively between the floor part 7 of the floor pan 6 and the car body floor 3 .
  • the side parts 11, 12 extend almost to the lower edge of the car windows 13a and 13b.
  • a part 34 of an acoustically decoupled connection is arranged between the side part 11 of the floor pan 6 and the car body side wall 4a, and a part 35 of an acoustically decoupled connection is arranged between the side part 12 of the floor pan 6 and the car body side wall 4b.
  • the parts 34, 35 provide support for the floor pan, particularly in the event of forces in the longitudinal direction of the vehicle (X-direction), if the floor pan 6 were to move in the viewer's line of sight or against the viewer's line of sight, for example due to heavy braking.
  • the parts 34, 35 are arranged at the level of the upper edges of the side parts 11, 12 of the floor pan 6.
  • the parts 34, 35 are designed here as metal brackets, which are attached to the side walls 4a and 4b.
  • the side parts 11 and 12 are coupled to the brackets 34, 35 via rubber elements (not shown), which form the actual acoustically decoupled connection.
  • FIG 12 shows a section through the cabin between the window openings, with like reference numerals referring to like elements as in Figure 12 1 . Since the window openings are not shown, a continuous structure of the cabin side walls 8a and 8b can be seen and it can be clearly seen that the cabin side walls 8a, 8b connect to the side parts 11, 12 of the floor pan and continue the cabin upwards.
  • the 3 shows a detailed view of a car body floor 3, which is made up of a car inner horizontal plate 20, a car outer horizontal plate 21 and the two plates connecting cross braces 22. Furthermore, in the 3 Angle profiles 24 are shown, which mark the transition from the car body floor 3 to the (not shown) form car body side walls.
  • the car body floor 3 is composed of several extruded profile elements that are joined together at the connection points V.
  • Spring elements in this case elastic elements 10 made of elastomer, are attached to the horizontal plate 20 of the car body floor 3 inside the car. It is attached via connection points S, at which cross braces 22 are connected to the horizontal panel 20 inside the car.
  • FIGs 4a to 4d shows the assembly of a trough floor on a car body floor and on elastic elements.
  • the Figure 4a were strip-shaped elastic elements 10 running in the vehicle longitudinal direction in the viewing direction of the viewer, arranged on a car body floor 3.
  • a layer of an insulating material 31 ( Moniflex® ) and mineral wool 25 are arranged one on top of the other.
  • steel plates 28 shown in Fig Figure 4d and 5
  • plywood sheets 26 laid.
  • the steel panels can be pre-connected to the plywood panels and present as a pre-assembled unit.
  • the steel plates 28 and plywood plates 26 are laid floating on the ground and are not fixed by fasteners.
  • a covering layer 27 is laid on the plywood panels 26 ( Figure 4c ).
  • the Figure 4d shows a section of the finished floor structure, with a floor covering 29 of the cabin finally being laid on the covering layer 27 .
  • the elements 28, 26, 27 and 29 form the floor part 7.
  • Between the Elastic first elements 10 and the steel plate 28 are provided with no adhesive or other means of attachment, so that the floor part is laid in a floating manner.
  • the in the Fig. 4b-d The interruptions in the floor shown, i.e. the interruptions in the floor covering 29, the cover layer 27 and the plywood panel 26 are bores shown in cross section for the attachment of seats or seat bases, which are screwed to metal plates with internal threads attached to the base plate under the bores.
  • the figure 5 shows another detail of the floor structure of the car body and cabin with an elastic element 10 in between.
  • the structure of the Wagenkastenteils 3 was already based on the 3 explained and the reference numerals of the elements described there have been adopted in this figure.
  • a metal housing 40 is arranged, in which an elastic element 10 is inserted.
  • the metal case 40 is in the form of a trough.
  • the channel 40 serves to ensure that liquids, for example condensed water, do not reach the elastic element 10 so that it does not become saturated and the moisture is not transported to the bottom part of the tub.
  • the elastic element 10 consists of a porous polyurethane, for example Sylomer® , which has a pore structure and can absorb moisture.
  • about the elastic element 10 is the bottom part 7, whose structure is already based on the Figure 4d was explained.
  • the Figure 6a and 6b show details of the side parts 11, 12 of the floor pan 6.
  • the side part 12 is constructed analogously, so that the following explanations apply to both side parts 11, 12.
  • the side part 11 is shown, which is already in the 1 and 2 is shown.
  • the Figure 6a shows a section through the side part 11 transverse to the car body, such as 1 and 2 .
  • the side part 11 begins with a hollow profile support 47 running in the longitudinal direction of the vehicle.
  • the hollow profile support 47 forms the lower edge of the side part 11 of the tub 6 and is attached to the floor part 7 (not shown, but see 1 ) of the tub 6 placed.
  • Support elements 42 running from bottom to top are placed on the hollow profile support 47, which are hollow and, in addition to a load-bearing function, also have the function of an air duct element.
  • the air channel elements 42 extend from bottom to top, between the hollow profile support 47 and the plate 52, which forms the upper end of the side part 11.
  • a plurality of air duct elements 42 are arranged parallel to one another along the side part 11 of the floor pan, as in FIGS Figure 6b and 6c to see.
  • the beams 42 have a double function as a load-bearing element and as an air duct element for the ventilation system of the cabin.
  • the air channel formed is denoted by 48 .
  • Air L can enter the beam/air duct element through an upper opening/inlet opening through the opening 50 and is introduced into the hollow section beam 47 through an outlet opening 53 .
  • the hollow profile carrier 47 has air outlet openings 49 pointing in the direction of the cabin figures 1 and 2 are shown. Air guided through the air channel elements 42 thus enters the hollow profile carrier 47 and is guided out of the air outlet openings 49 in the direction of the interior.
  • the inlet openings 50 of Air duct elements 42 are connected to the ventilation system of the cabin, in particular to other air ducts (see Fig. Figure 6c ).
  • the air duct element 42 is tubular with a rectangular cross-section, as in FIG Figure 6b to see.
  • the air duct element is bent and the bend is preferably adapted to the contour of the car body.
  • the air duct elements 42 have flanges 53, 54 at their ends for connection to other components, such as a top board 52 and the hollow section beam 47.
  • the beam/air ducts 42 have a high rigidity and a relatively high weight, especially if they are made of metal. They therefore contribute in particular to the mass and rigidity of the side part 11 and thus to the mass and rigidity of the floor pan 6 .
  • Further carrier elements 41 and 46 also extend from the bottom to the top.
  • the supports 41, 42 and 46 extend between a lower plate 51 and an upper plate 52, which run in the longitudinal direction of the side part 11 and thus in the longitudinal direction of the vehicle.
  • the carriers 41 are additionally connected to the hollow profile carrier 47 via brackets 60 . Between the support elements 41 longitudinal supports 43 are attached via brackets 45 . Vertically extending supports 44 are in turn attached between the longitudinal supports 43 .
  • the supports 43 and 44 are used to further stiffen the side part 11. In this special embodiment, they are also used to attach convenience devices, such as magazine holders, storage compartments, cupboards, operating devices or the like.
  • a base 70 mounted for a magazine rack On the lower plate 51 is a base 70 mounted for a magazine rack.
  • the air duct elements 42 with a tubular cavity have a high rigidity and a relatively high mass, which helps to reduce the natural frequency of the floor pan.
  • cover panels 55 are attached to the supports 41 and 46 (see Fig. Figure 6c ).
  • an upper plate 52 is placed on the upper side of the side part 11 on the air duct elements 42 and the supports 41 and 46, which has openings where the air duct elements 42 are attached, which are congruent with the openings 50 of the air duct elements 42 these openings close up more air channel elements 56 in the area Cabin side wall 8a, as in the Figure 6c shown.
  • Figure 6c shows the view of interconnected cabin side walls 8a and 8c from the outside, ie through the (not shown) car body side wall 4a in the direction of the cabin interior. The sides of the cabin side walls 8a and 8c that are opposite the car body side wall 4a can be seen.
  • the plate 52 forms the upper end of the side part 11 of the floor pan.
  • the side part 11 of the floor pan has a greater thickness, ie a greater extent transversely to the longitudinal direction of the vehicle, than the adjoining side wall 8a, as in FIGS Fig.1 , 2 and 6c is recognizable.
  • the side part 11 together with the plate 52 protrudes into the interior of the cabin, as shown in FIG 1 and 6c to be seen, and the plates 52 forms a shelf or window sill for the window 13a provided above in the cabin side wall 8a.
  • the side panel 11 also has, in addition to the upper panel 52, a lower panel 51 which is disposed at the lower end of the side panel and extends in the vehicle front-rear direction like the upper panel. Due to their rigidity, the upper plate 52 and the lower plate 51 also assume a supporting function for the side part 11 of the floor pan. The same as stated above applies to the side part 12, which is mirror-symmetrical to the side part 11.
  • the Figure 7a and 7b show an elastic connection between a cabin side wall and a side part of the floor pan in the area of the transition between two side wall elements 8a and 8c.
  • the Figure 7a shows an excerpt from the Figure 6c in the area between the windows 13a and 13c where two side wall elements 8a and 8c are connected to each other.
  • Figure 7a shows how Figure 6c shows the view of the cabin side walls 8a and 8c from the outside, ie through the (not shown) car body side wall 4a in the direction of the cabin interior.
  • a section of the side part 11 of the floor pan with the air duct/support elements 42 and the upper plate 52 is shown.
  • FIG. 7b shows the structure in section transverse to the longitudinal axis of the vehicle, with the cabin space 1 being arranged on the left-hand side. There it can be seen that the profile 105 ends on the left on the side of the cabin interior 1 in a hollow profile part which is approximately quarter-circular in cross section. This hollow profile part forms the transition between the upper plate 52 and the side walls 8a, 8c and, as a screen, covers the gap between the plate 52 and the side walls.
  • Air duct elements 56 are shown in the area of the cabin side walls 8a and 8c, which continue the air duct of the carrier/air duct elements 42 upwards and laterally below the windows 13a, 13c.
  • the air duct elements 56 sit on the profile part 105 with a flange or a projection 111 . Between the projection 111 and the profile part 105 an elastic sealing layer is arranged, which is not shown in this figure.
  • This elastic sealing layer for example an elastic sealing foam, is an elastic connection between a cabin side wall and a side part of the floor pan, which allows the side part of the floor pan to be fixed relative to the wall parts that are fixed in the area of the windows relative to the surrounding car body, and can move relative to the air duct elements 56, which are fixed to the wall parts, for example when the trough moves downwards in the Z-direction.
  • a profile 101 which is hat-shaped here in cross section, covers the slot between two side wall parts 8a and 8c as a cover profile. It can be attached to the side wall parts with an adhesive connection or Velcro connection, for example.
  • a section through the middle of the profile 101 is shown, approximately at the level of the junction line of the walls 8a and 8c, where the profile is spaced from the walls 8a and 8c.
  • a felt strip 103 is provided between the profile 101 and the vertical leg.
  • a leg 106 protruding from the profile 101 and running parallel to the profile carrier has a vertical slot.
  • a pin 107 protruding horizontally from the vertical leg 110 of the angle 100 and having an elastic ring 102 fitted thereon is inserted into this slot. The storage of the pin 107 with the elastic ring in the vertical slot allows an elastic relative movement of the floor pan and the upper board 52 against the cabin side walls 8a and 8c in the z-direction in the region of the transition between the side walls.

Landscapes

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug mit einer Raum-in-Raumkabine mit verbesserter Schall- und Schwingungsisolation.
  • Moderne Züge, insbesondere Hochgeschwindigkeitszüge, müssen hohe Ansprüche an den Fahrkomfort erfüllen, wozu ein möglichst niedriger Schallpegel im Innenraum gehört. Oftmals sind Passagierbereiche in den Endwagen direkt hinter der Fahrerkabine über den mit Antriebskomponenten bestückten Drehgestellen platziert. Zusätzlich kommt es dort bei sehr hohen Geschwindigkeiten zu aeroakustischen Anregungen. Dadurch ist das Erfordernis nach einer guten Schallisolierung besonders evident.
  • Im Stand der Technik sind verschiedene Maßnahmen beschrieben, wie der Schallpegel im Passagierraum eines Schienenfahrzeugs reduziert werden kann.
  • Eine bisher angewandte Maßnahme besteht darin, den Raum zwischen dem Fußboden eines Abteils und dem Wagenkasten mit schalldämpfendem Material, beispielsweise Mineralwolle, auszukleiden, um den Schalleintrag über den Fußboden zu vermindern. Ferner wird auch der Raum zwischen Innenseitenwand eines Abteils und der Wagenkastenseitenwand mit schalldämpfendem Material ausgekleidet. Des Weiteren ist es möglich, die Schalldämmung durch Verwendung schwerer Innenfußböden und die Verwendung von Dämpfungsbelegen auf dem Wagenkastenrohbau zu realisieren.
  • Die WO 01/05640 offenbart ein Verbindungselement zur Verbindung einer Wand und eines Ausbauteils eines Wagenkastens, das ein gummielastisches Stützteil aufweist. Es werden neben den Federungseigenschaften auch geräuschdämmende Eigenschaften des Stützteils ausgenutzt, wodurch ein geringer Körperschalleintrag in den Innenraum des Wagenkastens eines Fahrzeugs gegeben sein soll.
  • Die gattungsbildende US 2,925,050 offenbart ein Schienenfahrzeug mit schall- und schwingungsisolierter Kabine, mit einem Wagenkasten, aufweisend einen Wagenkastenboden, Wagenkastenseitenwände und eine Wagenkastendecke, und einer vom Wagenkasten umschlossenen Kabine, aufweisend Kabinenseitenwände eine Kabinendecke, und eine Bodenwanne, aufweisend ein Bodenteil und Seitenteile. Die Kabine ist auf einem oder mehreren, zwischen der Bodenwanne und dem Wagenkastenboden angeordneten Federelementen gelagert.
  • Die DE-PS-719 496 in Verbindung mit dem Hauptpatent 694 052 offenbart ein Schienenfahrzeug mit einer Kabine, welche eine aus verschiedenen Teilen zusammengesetzte Bodenwanne aufweist, wobei die Kabine auf zwischen der Bodenwanne und dem Wagenkasten angeordneten Federelementen gelagert ist.
  • Diese bekannten Lösungen zur Reduzierung des Schallpegels in Passagierräumen werden jedoch als nicht ausreichend für moderne Schienenfahrzeuge, insbesondere Hochgeschwindigkeitszüge, erachtet, da insbesondere im Bereich der Drehgestelle ein sehr starker Schall- und Schwingungseintrag ins Fahrzeuginnere auftritt.
  • Der Erfindung lag somit die Aufgabe zugrunde, ein Schienenfahrzeug bereitzustellen, das eine verbesserte Schall- und Schwingungsisolation aufweist. Insbesondere sollte der Schalleintrag und Schwingungseintrag in eine Passagierkabine von der Unterseite, beispielsweise über die Drehgestelle verringert werden.
  • Dazu schlägt die Erfindung ein Schienenfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vor. Vorteilhafte spezielle Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug mit schall- und schwingungsisolierter Kabine, mit
    • einem Wagenkasten, aufweisend
      • einen Wagenkastenboden,
      • Wagenkastenseitenwände und
      • eine Wagenkastendecke, und
    • einer vom Wagenkasten umschlossenen Kabine, aufweisend
      • Kabinenseitenwände
      • eine Kabinendecke, und
      • eine Bodenwanne, aufweisend ein Bodenteil und Seitenteile
    • wobei die Kabine auf einem oder mehreren, zwischen der Bodenwanne und dem Wagenkastenboden angeordneten Federelementen gelagert ist,
    • und wobei die Bodenwanne starr ist und die Eigenfrequenz der Bodenwanne im Bereich von 20-100 Hz liegt.
  • Das Fahrzeug weist einen Raum-in-Raum-Aufbau auf. Die Kabine ist als eigenständiger Raum innerhalb des Wagenkastens angeordnet. Der Begriff "Kabine" bezeichnet einen Raum im Inneren eines Schienenfahrzeugs, vorzugsweise zum Aufenthalt von Personen. Umfasst von dem Begriff "Kabine" sind, ohne Beschränkung, Fahrerkabinen, Passagierabteile, Großraumkabinen, etc. Beispiele für Schienenfahrzeuge sind, ohne Beschränkung, Waggons, Lokomotiven und Triebwagen.
  • Nach der grundlegenden Idee der Erfindung wird der untere Bereich der Kabine von einer starren Bodenwanne gebildet, die auf Federelementen gelagert ist, wobei die Federelemente auf dem Wagenkastenboden angeordnet sind und die Bodenwanne auf den Federelementen gelagert ist. Die Kabinenseitenwände schließen sich direkt oder indirekt, beispielsweise über Verbindungselemente, an die Bodenwanne an und setzen die Kabine nach oben hin fort. Die Federelemente nehmen das Gewicht der Bodenwanne und den Großteil des Gewichts der Kabine auf.
  • Die Bodenwanne ist steif oder im Wesentlichen steif, was bedeutet, dass sie unter Belastung keine oder nur eine minimale Verbiegung oder Verwindung zeigt.
  • Die Bodenwanne ist in einer speziellen Ausführungsform vorzugsweise auch selbsttragend.
  • Die Bodenwanne weist im Vergleich zu beispielsweise den Seitenwänden eine relativ hohe Masse auf, wodurch ihre Trägheit erhöht wird und ihre Eigenfrequenz, bei gleichbleibender Steifigkeit, reduziert wird. Durch eine erhöhte Masse und damit verringerte Eigenfrequenz der Bodenwanne wird die Schwingungsisolation breitbandiger, da die Isolation ab einer Frequenz f von f = 2 1 / 2 ∗ Eigenfrequenz
    Figure imgb0001
     beginnt.
  • Die Eigenfrequenz der Wanne liegt im Bereich von 20-100 Hz, insbesondere bevorzugt 20-50 Hz und am meisten bevorzugt 20-30 Hz, wobei die Eigenfrequenz unter Grundlast, d.h. ohne Passagiere in der Kabine, gemeint ist.
  • Die Masse der Bodenwanne und die statische Grundlast (ohne sich in der Kabine aufhaltende Passagiere) können beispielsweise erhöht werden, indem in den Seitenteilen der Bodenwanne beispielsweise Trägerelemente, Luftkanäle, Ablageschränke und/oder elektrische Bedienelemente angeordnet sind. Trägerelemente und Luftkanäle können z.B. aus Metall bestehen. Die Masse der Bodenwanne kann zusätzlich dazu, oder stattdessen, erhöht werden, indem das Bodenteil der Wanne mehrere Schichten aus massivem Material aufweist, z.B. Schichten aus Holz, insbesondere Sperrholz, oder Metall. Schließlich kann die Masse der Bodenwanne auch erhöht werden, indem auf dem Bodenteil kabinenseitig Inneneinrichtungsgegenstände angeordnet werden, wie beispielsweise Gestühl und/oder Tische.
  • Die starre Bodenwanne steht entkoppelt im umgebenen Raum des Wagenkastens und besitzt keine starre Verbindung zu Boden, Wänden und Decken des Wagenkastens. Die Kabine ist auf Federelementen gelagert. Wie erwähnt, ist die Wanne ist in sich selbst tragend. Die Federelemente bewirken eine Schall- und Schwingungsisolation der Kabine, insbesondere im Bereich der Bodenwanne, und speziell im Bereich des Fußbodens.
  • Die Last der Kabinenseitenwände ruht zumindest teilweise, vorzugsweise überwiegend, auf der Bodenwanne. Dadurch kann statische Last der Kabinenseitenwände in vertikaler Richtung über die Federelemente, auf denen die Bodenwanne aufliegt, abgeführt werden.
  • Die Federelemente haben in einer Ausführungsform auch Dämpfeigenschaften, so dass sie gleichzeitig Feder- und Dämpfungselemente sind. Anders ausgedrückt, sind die Federelemente in einer Ausführungsform auch gedämpft. Dämpfeigenschaften der Federelemente hängen von Materialauswahl ab, beispielsweise von der Art des Kunststoffs, wenn die Federelemente aus Kunststoff sind.
  • Eine Dämpfung bewirkt, dass eine Überhöhung der Resonanzfrequenz der Bodenwanne vermieden oder zumindest begrenzt wird, wenn eine Anregung im Bereich der Resonanzfrequenz erfolgt.
  • In einer Ausführungsform sind zusätzliche Dämpferelemente zwischen der Bodenwanne und dem Wagenkastenboden angeordnet. In dieser Ausführungsform ist die Kabine auf einem oder mehreren, zwischen der Bodenwanne und dem Wagenkastenboden angeordneten Federelementen und einem oder mehreren, zwischen der Bodenwanne und dem Wagenkastenboden angeordneten Dämpferelementen gelagert. Die Federelemente und die Dämpferelemente sind in dieser Ausführungsform voneinander verschiedene, vorzugsweise räumlich getrennte Elemente.
  • In einer speziellen Variante der Erfindung sind die Federelemente, und sofern vorhanden die zusätzlichen Dämpferelemente, ausschließlich zwischen dem Bodenteil der Bodenwanne und dem Wagenkastenboden angeordnet, sodass nur der Bodenteil der Bodenwanne auf Federelementen aufliegt.
  • Die Seitenteile der Bodenwanne weisen in einer Ausführungsform eine oder mehrere akustisch entkoppelte Verbindungen zu ihren benachbarten Wagenkastenseitenwänden auf. Die Verbindungen können elastische Verbindungselemente aufweisen, die beispielsweise aus Gummi sind.
  • Die Seitenteile der Bodenwanne weisen in einer weiteren, speziellen Ausführungsform keine Verbindung zu ihren benachbarten Wagenkastenseitenwänden auf, insbesondere keine Befestigung an benachbarten Wagenkastenseitenwänden. Gegebenenfalls vorhandene Anschlagselemente, wie unten beschrieben, die vorzugsweise berührungslos sind, sind keine Verbindung. Somit weisen die Seitenteile der Bodenwanne vorzugsweise keine Verbindung zu dem umgebenden Wagenkasten auf. Durch die Vermeidung von Verbindung zwischen den Seitenteilen der Bodenwanne und den jeweils benachbarten Wagenkastenseitenwänden wird der untere Bereich der Kabine besonders gut schall- und schwingungsisoliert und der Schalleintrag in den unteren Bereich der Kabine, z.B. durch Schall aus dem Bereich der Drehgestelle, noch besser verringert.
  • Der Begriff "keine Verbindung" bedeutet insbesondere, dass keine Befestigungselemente, Verbindungselemente oder verbindende Bauteile vorhanden sind, die Schwingungen oder der Schall übertragen könnten Insbesondere nicht vorhanden sind starre oder elastische Befestigungselemente oder Verbindungselemente, die in der Lage sind Schwingungen oder Schall zu übertragen. Im Zwischenraum zwischen dem unteren Bereich einer Kabinenseitenwand und einer benachbarten Wagenkastenseitenwand kann aber, sofern gewünscht, ein nicht schwingungsübertragendes, vorzugsweise locker gepacktes Isolationsmaterial angeordnet sein, wie beispielsweise Mineralwolle.
  • In einer speziellen Ausführungsform ist die Bodenwanne schwimmend zu dem Wagenkastenboden gelagert. Eine schwimmende Lagerung bedeutet, dass das Bodenteil der Bodenwanne und der Wagenkastenboden nicht fest miteinander verbunden sind, weder über die Federelemente noch über andere Verbindungen. Somit ist die Bodenwanne relativ zum Wagenkastenboden theoretisch in jede horizontale Raumrichtung verschiebbar. Eine Verschiebung wird aber einerseits durch das Eigengewicht der Bodenwanne und der Kabine, Reibungskräfte zwischen der Bodenwanne und den Federelementen und dem Wagenkastenboden praktisch verhindert. Zudem können Anschlagselemente vorhanden sein, die eine Verschiebung der Kabine verhindern.
  • Die schwimmende Lagerung kann auf verschiedene Art und Weise ausgeführt werden. Die Federelemente, beispielsweise aus Elastomermaterial, können am Bodenteil der Bodenwanne oder am Wagenkastenboden fixiert werden, beispielsweise durch Anschrauben oder Ankleben. Hingegen ist die Bodenwanne, insbesondere das Bodenteil, nicht an den Federelementen fixiert. In einer weiteren Variante ist es auch denkbar, die Federelemente ohne jegliche Fixierung zwischen dem Bodenteil der Bodenwanne und dem Wagenkastenboden anzuordnen. Die Federelemente werden dann durch das aufliegende Gewicht der Wanne an ihrem Ort gehalten.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung weist die Kabine keine Öffnungen zu einem Zwischenraum auf, der sich zwischen der Kabine und dem umgebenden Wagenkasten befindet, wodurch die Schallisolation nochmals verbessert wird. Im Bereich der Fenster, die im Wagenkasten angeordnet sind, weist die Kabinenseitenwand beispielsweise Auskragungen nach außen, in Richtung der Fester auf, und die Ränder der Auskragungen sind an der Wand des Wagenkastens oder am Fensterrahmen befestigt. In anderen Bereichen können Abdichtungen vorhanden sein.
  • Zwischen der Seitenwand der Bodenwanne und der Wagenkastenseitenwand können so genannte Anschlagselemente angeordnet sein. Die Anschlagselemente bewirken eine Abstützung der Bodenwanne in x-und y-Richtung, insbesondere bei Seitenkräften und Kräften in Fahrzeuglängsrichtung. Die x-Richtung ist die Richtung der Längsachse des Wagens und die y-Richtung ist die Richtung quer dazu, zur Seite des Wagens. Die Z-Richtung ist Richtung nach oben. Vorzugsweise sind die genannten Anschlagselemente auf Höhe des oberen Randes der Seitenwand der Bodenwanne angeordnet. Die Anschlagselemente können beispielsweise als einander in Längsrichtung des Wagens gegenüberliegende Laschen ausgeführt sein, wobei eine erste Lasche an der Wagenkastenseitenwand angebracht ist und eine zweite Lasche an der Seitenwand der Bodenwanne, insbesondere auf Höhe des oberen Randes der Seitenwand. Die Anschlagselemente, insbesondere die Laschen, sind vorzugsweise so angeordnet, dass sie nur dann einander berühren (anschlagen) wenn die Bodenwanne über eine bestimmten Strecke gegenüber dem Wagenkasten bewegt wird, beispielsweise bei einer Bremsung des Wagens, und dass sie ansonsten berührungslos sind. Um den Anschlag gegeneinander zu dämpfen, kann zwischen den Laschen ein elastisches Material vorgesehen sein, das an einer der Laschen befestigt ist.
  • Eine starre, selbsttragende Wanne kann durch jegliche starre Zusammenfügung eines Bodenteils und Seitenteilen hergestellt werden. Eine Fügeverbindung kann durch alle im Schienenfahrzeugbau gängigen Fügetechniken erfolgen, insbesondere aber durch Schrauben oder Schweißen. Alternativ kann die Wanne auch einstückig gefertigt sein.
  • Erfindungsgemäß bilden das Bodenteil und zumindest die genannten Seitenteile eine in sich starre Wanne. In die sich starre, selbsttragende Konstruktion können weiterhin aber auch Teile der Kabinenseitenwände einbezogen sein.
  • Mit dem Bodenteil ist der untere, sich horizontal oder im Wesentlichen horizontal erstreckende Abschnitt der Bodenwanne gemeint. Das Bodenteil kann aus mehreren Schichten aufgebaut sein. Als Werkstoffe für das Bodenteil oder die verschiedenen Schichten des Bodenteils werden vorzugsweise Metall, Holz, wie beispielsweise Sperrholz, und/oder Kunststoffe eingesetzt. Einzelne Schichten können miteinander verklebt sein. Insbesondere können zwischen Holzschichten schallisolierende Stoffe angeordnet sein, wie z.B. poröse oder unporöse Kunststoffe, Kork, oder Mischungen davon. Als letzte Schicht in Richtung Innenraum ist vorzugsweise ein Teppich oder ein Kunststoffbelag auf dem Bodenteil aufgebracht. Damit bildet das Bodenteil in Richtung der Innenseite der Kabine den Kabinenfußboden.
  • Die Seitenteile der Bodenwanne erstrecken sich sowohl in Längsrichtung der Kabine als auch vom Bodenteil ausgehend nach oben. Sie können auch als Seitenwände der Wanne bezeichnet werden. Die Seitenteile beginnen beispielsweise an den in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Kanten des Bodenteils. Die Seitenteile der Bodenwanne erstrecken sich vorzugsweise maximal bis zur Unterkante der Wagenfenster. Die Seitenteile der Bodenwanne nehmen jeweils, ausgehend vom Bodenteil, vorzugsweise bis zu 25% der maximalen Innenhöhe der gesamten Kabine ein, mehr bevorzugt bis zu 30%, noch mehr bevorzugt bis zu 35% und am meisten bevorzugt bis zu 40%.
  • In einer Ausführungsform weisen die Seitenteile der Bodenwanne Trägerelemente auf. Die Trägerelemente geben den Seitenteilen eine starre und selbsttragende Struktur. In einer speziellen Ausführungsform weisen die Seitenteile Trägerelemente auf, die sich von unten nach oben erstrecken. Weiterhin können die Seitenteile auch Querträgerelemente aufweisen, die sich in Wagenkastenlängsrichtung erstrecken. Insbesondere können die Seitenteile eine selbsttragende Skelettstruktur aus Trägerelementen aufweisen. Zumindest einige der Trägerelemente einer Skelettstruktur sind vorzugsweise miteinander verbunden. Insbesondere Trägerelemente, die von oben nach unten verlaufen, können mit Trägerelementen verbunden sein, die in Längsrichtung verlaufen.
  • Die Trägerelemente können alle Arten von Trägern sein. Ein Beispiel sind Profilträger, vorzugsweise aus Metall. Eine solche starre und selbsttragende Struktur kann zumindest in Richtung des Innenraums mit Verkleidungselementen, wie beispielsweise Blenden abgedeckt sein.
  • In einer speziellen Ausführungsform sind zumindest ein Teil der Trägerelemente gleichzeitig Luftkanalelemente. In dieser Ausführungsform hat zumindest ein Teil der Trägerelemente eine Doppelfunktion als tragendes Element und als Luftkanal für das Belüftungssystem der Kabine. Luftkanalelemente sind ein Teil des Belüftungssystems der Kabine und bilden einen Teil eines Luftkanals zur Einleitung von Luft in die Kabine.
  • Trägerelemente, die gleichzeitig Luftkanalelemente sind, weisen eine im Inneren einen Hohlraum mit zwei Öffnungen auf, wobei erste Öffnung als Einlassöffnung für Luft und eine andere Öffnung als Auslassöffnung für Luft vorgesehen sein kann. Das Luftkanalelement ist vorzugsweise röhrenförmig, so dass der Hohlraum im Luftkanalelement eine Röhre ist. Die Röhre kann beliebige, auch innerhalb eines Luftkanalelements wechselnde Querschnitte aufweisen. Der Querschnitt kann beispielsweise rund, oval, oder mehreckig, zum Beispiel rechteckig, sein. Das Luftkanalelement kann gebogen sein, wobei die Biegung vorzugsweise an die Kontur des Wagenkastens angepasst ist. Die Luftkanalelemente können an ihren Enden einen Flansch zur Verbindung mit anderen Bauteilen aufweisen. Vorzugsweise sind Luftkanalelemente, insbesondere röhrenförmige, aus Metall. Die Luftkanalelemente erstrecken sich vorzugsweise von unten nach oben, von einem unteren Ende des Seitenteils der Bodenwanne zu einem oberen Ende des Seitenteils. Luftkanalelemente mit einem röhrenförmigen Hohlraum weisen eine hohe Steifigkeit auf, wodurch sie als tragende Elemente besonders geeignet sind. Ferner können Luftkanalelemente durch Ihre Masse zur Reduzierung der Eigenfrequenz der Bodenwanne beitragen, insbesondere wenn sie aus Metall bestehen. Entlang der Seitenteile der Bodenwanne sind vorzugsweise mehrere Luftkanalelemente parallel zueinander angeordnet.
  • An der Unterseite können die oben beschriebenen Luftkanalelemente mit einem in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Hohlprofilträger verbunden sein, der Luftaustrittsöffnungen aufweisen kann, sodass durch die Luftkanalelemente geleitete Luft in den Hohlprofilträger eintritt und aus den Luftaustrittsöffnungen in Richtung Innenraum geleitet wird. Der Hohlprofilträger bildet in dieser Ausführungsform den unteren Rand der Seitenteile der Wanne und ist auf das Bodenteil der Wanne aufgesetzt. Er bildet somit einen Längsträger des Seitenteils der Bodenwanne. An der Oberseite kann auf die Luftkanalelemente und ggf. vorhandene weitere Träger eine Platte aufgesetzt sein, welche dort, wo die Luftkanalelemente angesetzt sind, Luftdurchtrittsöffnungen aufweist. An diese Durchtrittsöffnungen können sich weitere Luftkanalelemente im Bereich der Kabinenseitenwände anschließen. Die Platte kann den oberen Abschluss eines Seitenteils der Bodenwanne bilden. Die Platte kann in den Innenraum der Kabine hineinragen und beispielsweise die Funktion einer Ablage oder Fensterbank für oberhalb in den Kabinenseitenwänden vorgesehene Fenster bilden. Die Platte kann gleichzeitig ein Längsträger des Seitenteils der Bodenwanne sein.
  • Des Weiteren können in den Seitenteilen der Bodenwannen Bedienvorrichtungen für Fahrgäste, beispielsweise Bedienvorrichtungen für Klimaanlagen, Schränke und/oder Ablagefächer vorgesehen sein.
  • Die Seitenteile der Bodenwanne, insbesondere die zuvor beschriebenen vorteilhaften Ausführungsformen weisen vorzugsweise eine größere Dicke, d.h. eine größere Ausdehnung quer zur Fahrzeuglängsrichtung, auf als die an die Seitenteile anschließenden Seitenwände. Dies ist insbesondere der Fall, wenn die Seitenteile eine starre, selbsttragende Struktur aus Trägerelementen aufweisen, und speziell, wenn Luftkanalelemente einbezogen sind. Insbesondere können die Seitenteile der Wanne in den Innenraum der Kabine hineinragen, wobei der obere Rand oder die Oberseite der Seitenteile die Funktion einer Ablage oder Fensterbank bilden kann.
  • Durch die federnde Lagerung der Wanne auf Federelementen wird die Wanne unter statischer Belastung, beispielsweise durch in der Kabine befindliche Fahrgäste, nach unten ausgelenkt, wobei die Federelemente komprimiert werden. Durch eine hohe statische Grundlast, bedingt durch die Masse der Bodenwanne (ohne Passagiere), ergibt sich eine geringe zusätzliche Komprimierung der Federelemente bei maximaler Belastung durch Passagiere. Anders ausgedrückt übersteigt die Masse der Bodenwanne die Masse der auf der Bodenwanne befindlichen Passagiere deutlich.
  • Die oberhalb der Bodenwanne angeordneten Kabinenseitenwände können mit der Bodenwanne flexibel verbunden sein, wie nachfolgend noch beschrieben, so dass obere Bereiche der Kabinenseitenwand unter Last nicht gleichermaßen ausgelenkt werden wie die Bodenwanne.
  • In einem Schienenfahrzeug können mehrere der zuvor beschriebenen Bodenwannen angeordnet sein, welche vorzugsweise durch elastische Verbindungen miteinander verbunden sind.
  • Verbindungen der Bodenwanne, insbesondere das Bodenteils der Bodenwanne zu weiteren Fußbodenabschnitten, beispielsweise Fußböden im Bereich des Führerstandes oder in anderen Wagenbereichen, oder Verbindungen zu Zwischenwänden sind vorzugsweise elastisch oder mit zwischen liegenden Spalten ausgeführt, um die Bodenwanne, insbesondere den Bodenteil der Wanne, wirksam von anderen Fußbodenabschnitten zu entkoppeln.
  • Die Kabinenseitenwände können aus mehreren Elementen aufgebaut sein. Kabinenseitenwandelemente, die im Bereich der Fenster angeordnet sind, sind dort vorzugsweise ortsfest und insbesondere nicht nach oben oder unten verschiebbar angeordnet. Die Kabinenseitenwände setzen am oberen Rand des Seitenteils der Bodenwanne an. Im Fall einer mehrteiligen Kabinenseitenwand setzt insbesondere der Teil der Kabinenseitenwand, der die Fensterausschnitte beinhaltet, am oberen Rand des Seitenteils der Wanne an.
  • Die oberhalb der Bodenwanne angeordneten Kabinenseitenwände können über Aufhängungselemente mit ihrer jeweils benachbarten Wagenkastenseitenwand verbunden sein. Die Aufhängungselemente können beispielsweise oberhalb der Fenster angeordnet sein und/oder im Bereich von Fenstersäulen. Die Aufhängungselemente sind vorzugsweise elastisch beweglich und dienen der Befestigung der Seitenwand bzw., im Fall einer mehrteiligen Seitenwand, der Befestigung von Seitenwandelementen, inklusive eventuell vorhandener Gepäckablagen. Sie erlauben somit eine elastische Bewegung der Kabinenseitenwand relativ zur benachbarten Wagenkastenseitenwand.
  • Die Federelemente zur Lagerung und Abstützung der Bodenwanne können beispielsweise Luftfedern, Gasfedern, Elastomerfedern sein. In einer bevorzugten Ausführungsform werden Elastomerfedern, nachfolgend bezeichnet als "elastische Elemente" eingesetzt. Elastische Elemente können verschiedenste Formen aufweisen, beispielsweise können die Elemente kreisförmig, rechteckig oder streifenförmig sein. Beispielsweise haben die elastischen Elemente eine Streifenform. Sie können beispielsweise entlang der Längsachse des Wagens (x-Achse) oder entlang der y-Achse oder schräg dazu ausgerichtet sein. Der Abstand zwischen den Streifen kann beispielsweise im Bereich von 200 bis 600 mm liegen. Der Raum zwischen den Streifen kann mit einem Isolationsmaterial, beispielsweise Mineralwolle, wie Glas- oder Steinwolle, einem Kunststoffschaum, Feuchtisolationsmaterialien, oder einer Kombination davon, ausgekleidet sein. Die Streifen können mit einem Kleber am Wagenkastenboden befestigt sein. Besonders geeignete Materialen für die elastischen Elemente sind elastomere Kunststoffe. Beispielhaft zu nennen sind Naturkautschuk, Synthesekautschuk, Polyurethan, Polyetherurethan, Silikonkautschuk, wobei zelluläre/poröse Materialien besonders geeignet sind. Am meisten bevorzugte Materialien werden unter den Markennamen Sylodyn®, SylodynNB® und Sylomer® vertrieben, beispielsweise von der Firma Getzner.
  • Die elastischen Elemente haben in einer bevorzugten Variante auch dämpfende Eigenschaften, sind also vorzugsweise auch gleichzeitig Dämpferelemente.
  • Die elastischen Elemente vereinigen vorzugsweise die Eigenschaften einer statischen Steifigkeit und einer dynamischen Flexibilität. Wenn tieffrequente Resonanzerscheinungen reduziert werden sollen, ist eine hohe Dämpfung der elastischen Elemente von Vorteil, insbesondere zur Reduzierung niederfrequenter Vibrationen.
  • Es ist bevorzugt, elastische Elemente auf folgende Eigenschaften auszulegen, wobei eine oder mehrere der Eigenschaften vorliegen können:
    • Kriechverhalten/eine maximale Dickenreduktion von 5 % über die Zeit, vorzugsweise über einen Zeitraum von 10 Jahren,
    • maximal 2 mm, vorzugsweise maximal 1 mm, Einfederung bei einer andauernden Belastung von bis zu 80 kg/m2,
    • maximal 2 mm, vorzugsweise maximal 1 mm, Einfederung bei einer kurzzeitigen Belastung von bis zu 320 kg/m2
    • Widerstand gegen Erschütterungen von 3g in X-Richtung (Längs), 1g in Y-Richtung (Quer), 3g in Z-Richtung (nach oben oder unten)
  • In einer speziellen Ausführungsform werden zwei verschiedene elastische Materialien, nachfolgend bezeichnet als erstes und zweites elastisches Material, verwendet. Hierbei hat das erste elastische Material ausschließlich, oder vorwiegend, federnde Eigenschaften und das zweite elastische Material ausschließlich, oder vorwiegend dämpfende Eigenschaften.
  • Die Kabinenseitenwände und die Bodenwanne können über eine elastische Verbindung miteinander verbunden sein. Anders ausgedrückt kann jede Kabinenseitenwand über eine elastische Verbindung mit den Seitenteilen der Bodenwanne verbunden sein. Die Kabinenseitenwand setzt am oberen Rand des Seitenteils der Bodenwanne an, wobei zwischen dem unteren Rand der Kabinenseitenwand und dem oberen Rand der Bodenwanne die elastische Verbindung angeordnet ist. Im Falle einer mehrteiligen Seitenwand ist insbesondere der Seitenwandteil über eine elastische Verbindung mit der Bodenwanne verbunden, der die Fensterausschnitte beinhaltet.
  • Die elastische Verbindung kann auf verschiedene Art und Weise ausgeführt sein. Beispielsweise kann es sich dabei um eine Fuge oder Dichtleiste aus elastischem Material handeln, oder Verbindungsstücke oder Verbindungswinkel mit gummielastischen Elementen oder dergleichen. Die elastische Verbindung kann auch ein elastischer Streifen oder ein elastisches Profil sein, welche eine abdichtende Funktion haben können.
  • In noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Wagenkastenboden eine wageninnere horizontale Platte, eine wagenäußere horizontale Platte und Querstreben auf, welche die beiden horizontalen Platten verbinden. Ferner sind in dieser Ausführungsform die elastischen Elemente auf der wageninneren Platte über Verbindungsstellen der Querstreben zur wageninneren Platte angeordnet. Die beschriebene Struktur eines Wagenkastenbodens kann beispielsweise durch ein Profilelement, wie z.B. ein Strangpressprofil, oder mehrere zusammengesetzte Profilelemente mit inneren Querstreben gebildet werden. Insbesondere ist es bevorzugt, in dieser Ausführungsform erste elastische Elemente in Streifenform einzusetzen, die über den Verbindungsstellen von Querstreben in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) angeordnet sind. Üblicherweise sind auch die beschriebenen Querstreben in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtet, so dass die Querstreben und die streifenförmigen elastischen Elemente den gleichen Verlauf haben und im Wesentlichen übereinander liegen, getrennt von der wageninneren Platte. In dieser Ausführungsform sind die elastischen Elemente an besonders steifen Stellen des Wagenkastenbodens angeordnet und man erzielt eine besonders wirkungsvolle elastische Entkopplung zwischen Wagenkastenboden und Kabinenboden.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Schall- und Schwingungsisolation einer Kabine eines Schienenfahrzeugs, bei dem
    • in einem Wagenkasten, aufweisend einen Wagenkastenboden, Wagenkastenseitenwände und eine Wagenkastendecke, eine Kabine angeordnet wird, die vom Wagenkasten umschlossen ist und die Kabinenseitenwände eine Kabinendecke, und eine starre Bodenwanne aufweist, wobei die Bodenwanne ein Bodenteil und Seitenteile aufweist, und
    • die Kabine auf einem oder mehreren, zwischen der Bodenwanne und dem Wagenkastenboden angeordneten Federelementen gelagert wird,
    wobei die Eigenfrequenz der Bodenwanne im Bereich von 20-100 Hz liegt.
  • Für das Verfahren wird auf alle zuvor offenbarten Gegenstände Bezug genommen, samt aller zuvor beschriebenen Ausführungsformen eines Schienenfahrzeugs und einer Bodenwanne, so dass das Verfahren im Speziellen mit den zuvor beschriebenen Gegenständen kombiniert werden kann.
  • Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung auch einen Schienenfahrzeugverbund, beispielsweise einen Zug, der ein oder mehrere Schienenfahrzeuge wie zuvor beschrieben aufweist.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen:
    • Fig. 1
    einen Schnitt durch ein Schienenfahrzeug und ein Schnitt durch die Kabine im Bereich der Fensteröffnungen
    Fig. 2
    einen Schnitt durch ein Schienenfahrzeug und ein Schnitt durch die Kabine zwischen den Fensteröffnungen
    Fig. 3
    einen Wagenkastenboden mit darauf positionierten elastischen Elementen;
    Fig. 4a - 4d
    den Zusammenbau von Wagenkastenboden, elastischen Elementen und Bodenteil der Bodenwanne,
    Fig. 5
    eine Detailansicht eines Wagenkastenbodens, eines elastischen Elements und eines Bodenteils der Bodenwanne,
    Fig. 6a-c
    Ansichten des Seitenteils der Bodenwanne aus verschiedenen Perspektiven, und mit aufgesetzter Kabinenseitenwand (6c).
    Fig. 7a, 7b
    Detailansichten der Verbindung zwischen den Seitenteilen der Bodenwanne und der Seitenwand
  • Die Fig. 1 zeigt einen Schnitt quer durch ein Schienenfahrzeug vertikal zur Fahrzeuglängsachse (x-Achse) mit einem Raum-in-Raumkonzept gemäß der vorliegenden Erfindung, bei dem eine Kabine 1 von einem Wagenkasten 2 umschlossen ist. Der Wagenkasten 2 ist aus einem Wagenkastenboden 3, Wagenkastenseitenwänden 4a, 4b und einer Wagenkastendecke 5 zusammengesetzt. Die Fig. 1 zeigt auch einen Schnitt durch Fensterscheiben 13a, 13b im Wagenkasten. Die Kabine 1 ist aus einer Bodenwanne 6, Kabinenseitenwänden 8a, 8b und einer Kabinendecke 9 zusammengesetzt. Die Seitenwände 8a und 8b sind jeweils aus mehreren Elementen zusammengesetzt. Die Seitenwände 8a, 8b gehen in den Bereichen über den Fenstern in die Decke 9 über. Die Seitenwände 8a, 8b und die Decke 9 sind über Halteprofile 30 und Träger 32, 33 mit dem Wagenkasten 2 verbunden. Die Träger 32, 33 sind über (nicht dargestellte) elastische Aufhängungselemente mit dem Wagenkasten verbunden. Im Bereich der Fenster 13a, 13b, die im Wagenkasten 2 angeordnet sind, weisen die Kabinenseitenwände 8a, 8b jeweils Auskragungen nach außen, in Richtung der Fenster auf, und die Ränder der Auskragungen sind am Fensterrahmen befestigt
  • Die Bodenwanne 6 weist ein Bodenteil 7 und Seitenteile 11, 12 auf. Zwischen dem Wagenkastenboden 3 und dem Bodenteil 7 sind Federelemente 10, in Form elastischer, entlang der Fahrzeuglängsachse verlaufender Streifen, angeordnet, auf denen die Wanne 6, über das Bodenteil 7, abgestützt und federnd gelagert ist. Die Seitenwände 8a und 8b setzen an den Seitenteilen 11, 12 der Bodenwanne 6 an und setzen die Kabine nach oben hin fort.
  • Die Federelemente 10 sind ausschließlich zwischen dem Bodenteil 7 der Bodenwanne 6 und dem Wagenkastenboden 3 angeordnet. Zwischen dem Seitenteil 11 und der Wagenkastenwand 4a und zwischen dem Seitenteil 12 und der Wagenkastenwand 4b ist jeweils ein Hohlraum. Er kann mit einem Isoliermaterial, beispielsweise Mineralwolle, gefüllt sein. Die Seitenteile 11, 12 erstrecken sich bis fast zur Unterkante der Wagenfenster 13a und 13b.
  • Zwischen dem Seitenteil 11 der Bodenwanne 6 und der Wagenkastenseitenwand 4a ist ein Teil 34 einer akustisch entkoppelten Verbindung angeordnet, und zwischen dem Seitenteil 12 der Bodenwanne 6 und der Wagenkastenseitenwand 4b ist ein Teil 35 einer akustisch entkoppelten Verbindung angeordnet. Die Teile 34, 35 bewirken eine Abstützung der Bodenwanne insbesondere bei Kräften in Fahrzeuglängsrichtung (X-Richtung), wenn die Bodenwanne 6 sich beispielsweise durch eine starke Bremsung in Blickrichtung des Betrachters oder gegen die Blickrichtung des Betrachters verschieben würde. Die Teile 34, 35 sind auf Höhe der oberen Ränder der Seitenteile 11, 12 der Bodenwanne 6 angeordnet. Die Teile 34, 35 sind hier als Metalllaschen ausgeführt, welche an den Seitenwänden 4a und 4b befestigt sind. Die Seitenteile 11 und 12 sind über Gummielemente (nicht gezeigt), welche die eigentliche akustisch entkoppelte Verbindung bilden, an die Laschen 34, 35 gekoppelt.
  • In der Fig. 2 ist ein Schnitt durch die Kabine zwischen den Fensteröffnungen gezeigt, wobei gleiche Bezugszeichen auf gleiche Elemente verweisen wie bei der Fig. 1. Da die Fensteröffnungen nicht gezeigt sind, ist eine durchgängige Struktur der Kabinenseitenwände 8a bzw. 8b erkennbar und es ist deutlich zu erkennen, dass die Kabinenseitenwände 8a, 8b sich an die Seitenteile 11, 12 der Bodenwanne anschließen und die Kabine nach oben hin fortsetzen.
  • Die Fig. 3 zeigt eine Detailansicht eines Wagenkastenbodens 3, der aus einer wageninneren horizontalen Platte 20, einer wagenäußeren horizontalen Platte 21 und die beiden Platten verbindenden Querstreben 22 aufgebaut ist. Ferner sind in der Fig. 3 Winkelprofile 24 abgebildet, die den Übergang vom Wagenkastenboden 3 zu den (nicht gezeigten) Wagenkastenseitenwänden bilden. Der Wagenkastenboden 3 ist aus mehreren Strangpress-Profilelementen zusammengesetzt, die an den Verbindungsstellen V zusammengefügt sind. Federelemente, in diesem Fall elastische Elemente 10 aus Elastomer, sind auf der wageninneren horizontalen Platte 20 des Wagenkastenbodens 3 angebracht. Die Anbringung erfolgt über Verbindungsstellen S, an denen Querstreben 22 mit der wageninneren horizontalen Platte 20 verbunden sind.
  • In den Fig. 4a bis 4d ist der Zusammenbau eines Wannenbodens auf einem Wagenkastenboden und auf elastischen Elementen dargestellt. In der Fig. 4a wurden steifenförmige elastische Elemente 10 in Fahrzeuglängsrichtung in Blickrichtung des Betrachters verlaufend, auf einem Wagenkastenboden 3 angeordnet. In den Zwischenräumen zwischen den elastischen Elementen 10 sind, übereinander geschichtet, eine Schicht aus einem Isolationsmaterial 31 (Moniflex®) und Mineralwolle 25 angeordnet. Im nächsten Schritt, gezeigt in der Fig. 4b, werden auf die elastischen Elemente 10 und die Mineralwolle 25 zunächst Stahlplatten 28 (gezeigt in Fig. 4d und 5) und Sperrholzplatten 26 verlegt. Die Stahlplatten können mit den Sperrholzplatten schon vorher verbunden sein und als vormontierte Einheit vorliegen. Die Stahlplatten 28 und Sperrholzplatten 26 sind auf dem Untergrund schwimmend verlegt und nicht durch Befestigungsmittel fixiert. Auf die Sperrholzplatten 26 wird als nächstes eine Abdecklage 27 verlegt (Fig. 4c).
  • Die Fig. 4d zeigt einen Ausschnitt der fertigen Bodenstruktur, wobei abschließend ein Fußbodenbelag 29 der Kabine auf der Abdecklage 27 verlegt wurde. Gezeigt sind ein elastisches Element 10, ein Material zur Feuchteisolation 31, eine Schicht aus Mineralwolle 25, Stahlplatten 28, eine Sperrholzplatte 26, eine Abdecklage 27 und ein Teppichboden 29. Die Elemente 28, 26, 27 und 29 bilden das Bodenteil 7. Zwischen den elastischen ersten Elementen 10 und der Stahlplatte 28 sind kein Kleber oder anderweitige Befestigungsmittel vorgesehen, so dass das Bodenteil schwimmend verlegt ist. Die in den Fig. 4b-d gezeigten Unterbrechungen in dem Boden, also die Unterbrechungen in dem Fußbodenbelag 29, der Abdecklage 27 und der Sperrholzplatte 26 sind im Querschnitt gezeigte Bohrungen für die Befestigung von Sitzen oder Sitzfüßen, die an unter den Bohrungen an der Bodenplatte angebrachten Metallplatten mit Innengewinde angeschraubt werden.
  • Die Fig. 5 zeigt ein weiteres Detail der Bodenstruktur von Wagenkasten und Kabine mit einem dazwischen liegenden elastischen Element 10. Die Struktur des Wagenkastenbodens 3 wurde bereits anhand der Fig. 3 erläutert und die Bezugszeichen der dort beschriebenen Elemente wurden in diese Figur übernommen. Auf der wageninneren horizontalen Platte 20 des Wagenkastenbodens 3 ist ein Metallgehäuse 40 angeordnet, in das ein elastisches Element 10 eingelegt ist. Das Metallgehäuse 40 hat die Form einer Rinne. Die Rinne 40 dient dazu, dass Flüssigkeiten, z.B. Kondenswasser nicht bis zu dem elastischen Element 10 kommt sodass es sich nicht vollsaugt und die Feuchtigkeit zum Bodenteil der Wanne transportiert. Das elastische Element 10 besteht aus einem porösen Polyurethan, beispielsweise Sylomer®, das eine Porenstruktur aufweist und Feuchtigkeit aufnehmen kann. Über dem elastischen Element 10 befindet sich das Bodenteil 7, dessen Struktur bereits anhand der Fig. 4d erläutert wurde.
  • Die Fig. 6a und 6b zeigen Details der Seitenteile 11, 12 der Bodenwanne 6. Das Seitenteil 12 ist analog aufgebaut, so dass die nachfolgenden Ausführungen für beide Seitenteile 11, 12 gelten. In der Figur 6a und 6b ist das Seitenteil 11 gezeigt, das bereits in den Fig. 1 und Fig. 2 abgebildet ist. Die Figur 6a zeigt einen Schnitt durch das das Seitenteil 11 quer zum Wagenkasten, wie Fig. 1 und Fig. 2.
  • Von unten nach oben gesehen beginnt das Seitenteil 11 mit einem in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Hohlprofilträger 47. Der Hohlprofilträger 47 bildet den unteren Rand des Seitenteils 11 der Wanne 6 und ist auf den Bodenteil 7 (nicht gezeigt, siehe aber Fig. 1) der Wanne 6 aufgesetzt.
    Auf den Hohlprofilträger 47 sind von unten nach oben verlaufende Trägerelemente 42 aufgesetzt, die hohl sind und neben einer tragenden Funktion auch die Funktion eines Luftkanalelements ausüben. Die Luftkanalelemente 42 erstrecken sich von unten nach oben, zwischen dem Hohlprofilträger 47 und der Platte 52, welche das obere Ende des Seitenteils 11 bildet. Entlang des Seitenteils 11 der Bodenwanne sind mehrere Luftkanalelemente 42 parallel zueinander angeordnet, wie in den Fig. 6b und 6c zu sehen.
  • Die Träger 42 haben eine Doppelfunktion als tragendes Element und als Luftkanalelement für das Belüftungssystem der Kabine. Der gebildete Luftkanal ist mit 48 bezeichnet. Luft L kann durch eine obere Öffnung/Einlassöffnung in das Träger/ Luftkanalelement durch die Öffnung 50 eintreten und wird durch eine Auslassöffnung 53 in den Hohlprofilträger 47 eingeleitet. Der Hohlprofilträger 47 weist in Richtung der Kabine weisende Luftaustrittsöffnungen 49 auf, die in den Figuren 1 und 2 gezeigt sind. Somit tritt durch die Luftkanalelemente 42 geleitete Luft in den Hohlprofilträger 47 ein und wird aus den Luftaustrittsöffnungen 49 in Richtung Innenraum geleitet. Die Eintrittsöffnungen 50 der Luftkanalelemente 42 sind mit dem Belüftungssystem der Kabine, insbesondere mit weiteren Luftkanälen, verbunden (s. Fig. 6c).
  • Das Luftkanalelement 42 ist röhrenförmig mit rechteckigem Querschnitt, wie in der Fig. 6b zu sehen. Das Luftkanalelement ist gebogen und die Biegung vorzugsweise an die Kontur des Wagenkastens angepasst. Die Luftkanalelemente 42 weisen an ihren Enden Flansche 53, 54 zur Verbindung mit anderen Bauteilen, wie einem oberen Brett 52 und dem Hohlprofilträger 47, auf.
  • Die Träger/Luftkanäle 42 haben eine hohe Steifigkeit und ein relativ hohes Gewicht, insbesondere wenn sie aus Metall sind. Daher tragen sie besonders zur Masse und Steifigkeit des Seitenteils 11 und damit zur Masse und Steifigkeit der Bodenwanne 6 bei. Weitere Trägerelemente 41 und 46, von denen nur einige beispielhaft gezeigt sind, erstrecken sich ebenfalls von unten nach oben. Die Träger 41, 42 und 46 erstrecken sich zwischen einer unteren Platte 51 und einer oberen Platte 52, welche in Längsrichtung des Seitenteils 11 und damit in Längsrichtung des Fahrzeugs verlaufen. Die Träger 41 sind zusätzlich über Winkel 60 mit dem Hohlprofilträger 47 verbunden. Zwischen den Trägerelementen 41 sind über Winkel 45 längs verlaufende Träger 43 angebracht. Zwischen den längs verlaufenden Trägern 43 sind wiederum senkrecht verlaufende Träger 44 angebracht. Die Träger 43 und 44 dienen zum einen der weiteren Versteifung des Seitenteils 11. Außerdem dienen sie in dieser speziellen Ausführungsform auch zur Befestigung von Komforteinrichtungen, wie beispielsweise Zeitschriftenhaltern, Ablagefächern, Geschränk, Bedieneinrichtungen o. ä. Auf der unteren Platte 51 ist ein Sockel 70 für einen Zeitschriftenständer montiert.
  • Die zuvor beschriebenen Trägerelemente, insbesondere aber die Träger/Luftkanäle 42, geben dem Seitenteil 11 eine starre und selbsttragende Struktur. Die Luftkanalelemente 42 mit einem röhrenförmigen Hohlraum weisen eine hohe Steifigkeit auf und eine relativ hohe Masse auf, die zur Reduzierung der Eigenfrequenz der Bodenwanne beiträgt. Zur Kabine hin sind an den Trägern 41 und 46 Abdeckblenden 55 angebracht (s. Fig. 6c).
  • Wie in Fig. 6a und 6b dargestellt, ist an der Oberseite des Seitenteils 11 auf die Luftkanalelemente 42 und die Träger 41 und 46 eine obere Platte 52 aufgesetzt, welche dort, wo die Luftkanalelemente 42 angesetzt sind, Öffnungen aufweist, die deckungsgleich sind mit den Öffnungen 50 der Luftkanalelemente 42. An diese Öffnungen schließen sich nach oben weitere Luftkanalelemente 56 im Bereich der Kabinenseitenwand 8a an, wie in der Fig. 6c gezeigt. Fig. 6c zeigt die Sicht auf miteinander verbundene Kabinenseitenwände 8a und 8c von außen, d.h. durch die (nicht dargestellte) Wagenkastenseitenwand 4a in Richtung Kabineninnenraum. Erkennbar sind die Seiten der Kabinenseitenwände 8a und 8c, die der Wagenkastenseitenwand 4a gegenüber liegen.
  • Die Platte 52 bildet den oberen Abschluss des Seitenteils 11 der Bodenwanne. Das Seitenteil 11 der Bodenwanne weist eine größere Dicke, d.h. eine größere Ausdehnung quer zur Fahrzeuglängsrichtung, auf als die daran anschließende Seitenwand 8a, wie in den Fig.1, 2 und 6c erkennbar ist. Das Seitenteil 11 samt der Platte 52 ragt in den Innenraum der Kabine hinein, wie in Fig. 1 und 6c zu sehen, und die Platten 52 bildet eine Ablage oder Fensterbank für das oberhalb in der Kabinenseitenwand 8a vorgesehene Fenster 13a. Das Seitenteil 11 weist zusätzlich zu der oberen Platte 52 auch eine untere Platte 51 auf, die am unteren Ende des Seitenteils angeordnet ist und wie die obere Platte in Fahrzeuglängsrichtung verläuft. Die obere Platte 52 und die untere Platte 51 übernehmen aufgrund ihrer Steifigkeit auch eine tragende Funktion für das Seitenteil 11 der Bodenwanne. Entsprechendes wie zuvor ausgeführt gilt für das zum Seitenteil 11 spiegelsymmetrische Seitenteil 12.
  • Die Fig. 7a und 7b zeigen eine elastische Verbindung zwischen einer Kabinenseitenwand und einem Seitenteil der Bodenwanne im Bereich des Übergangs zwischen zwei Seitenwandelementen 8a und 8c. Die Fig. 7a zeigt einen Ausschnitt aus der Fig. 6c im Bereich zwischen den Fenstern 13a und 13c, wo zwei Seitenwandelemente 8a und 8c miteinander verbunden sind. Fig. 7a zeigt wie Fig. 6c zeigt die Sicht auf Kabinenseitenwände 8a und 8c von außen, d.h. durch die (nicht dargestellte) Wagenkastenseitenwand 4a in Richtung Kabineninnenraum. Im unteren Teil der Fig. 7a ist ein Ausschnitt des Seitenteils 11 der Bodenwanne mit den Luftkanal/Trägerelementen 42 und der oberen Platte 52 abgebildet. Auf die obere Platte 52 ist ein Aluminium-Strangpressprofil 105 aufgesetzt und auf der Platte 52 fest montiert. Mit dem Profil 105 können Wagenkastentoleranzen ausgeglichen werden. Fig. 7b zeigt den Aufbau im Schnitt quer zur Längsachse des Fahrzeugs, wobei der Kabinenraum 1 auf der linken Seite angeordnet ist. Dort ist erkennbar, dass das Profil 105 links auf der Seite des Kabineninnenraums 1 in einen Hohlprofilteil mündet, der im Querschnitt etwa viertelkreisförmig ist. Dieser Hohlprofilteil bildet den Übergang zwischen der oberen Platte 52 und den Seitenwänden 8a, 8c und verdeckt als Blende den Spalt zwischen der Platte 52 und den Seitenwänden.
  • In der Fig. 7a sind Luftkanalelemente 56 im Bereich der Kabinenseitenwände 8a und 8c abgebildet, die den Luftkanal der Träger/Luftkanalelemente 42 nach oben und seitlich, unterhalb der Fenster 13a, 13c, fortsetzen. Die Luftkanalelemente 56 sitzen mit einem Flansch bzw. einer Auskragung 111 auf dem Profilteil 105 auf. Zwischen der Auskragung 111 und dem Profilteil 105 ist eine elastische Dichtungsschicht angeordnet, die in dieser Figur nicht gezeigt ist. Diese elastische Dichtungsschicht, beispielsweise ein elastischer Dichtschaum, ist eine elastische Verbindung zwischen einer Kabinenseitenwand und einem Seitenteil der Bodenwanne, die es ermöglicht, dass sich das Seitenteil der Bodenwanne relativ zu den Wandteilen, die im Bereich der Fenster relativ zum umgebenden Wagenkasten fixiert sind, und relativ zu den Luftkanalelementen 56, die an den Wandteilen fixiert sind, bewegen kann, z.B. bei einer Bewegung der Wanne in Z-Richtung nach unten.
  • Die Verbindung zwischen den Seitenwänden 8a und 8c ist anhand der Figur 7b erläutert. Ein hier im Querschnitt hutförmiges Profil 101 überdeckt als Abdeckprofil den Schlitz zwischen zwei Seitenwandteilen 8a und 8c. Es kann beispielsweise mit einer Klebeverbindung oder Klettverbindung an den Seitenwandteilen befestigt sein. In der Fig. 7b ist ein Schnitt durch die Mitte des Profils 101 gezeigt, in etwa auf Höhe der Verbindungslinie der Wände 8a und 8c, wo das Profil von den Wänden 8a und 8c beabstandet ist.
  • Auf das Aluminium-Strangpressprofil 105, welches auf der oberen Platte 52 des Seitenteils 11 der Bodenwanne fixiert ist, ist ein Winkel 100 gesetzt, der mit seinem horizontalen Schenkel 112 an einem Bolzen 104 befestigt ist. Der Bolzen 104 ist Teil des Profils 105. Der vertikale Schenkel 110 des Winkels 100 legt sich gegen das Profil 101. Durch Befestigung des Schenkels 112 an dem Bolzen werden die Kabinenseitenwand 8a und das Abdeckprofil 101 in ihrer Lage gegenüber dem viertelkreisförmigen Ende des Profils 105, das als Blende den Spalt zwischen der Platte 52 und der Seitenwand 8a verdeckt, fixiert.
  • Zwischen dem Profil 101 und dem vertikalen Schenkel ist ein Filzstreifen 103 vorgesehen. Ein vom Profil 101 abstehender und zum Profilträger parallel verlaufender Schenkel 106 weist einen vertikalen Schlitz auf. In diesen Schlitz ist ein horizontal vom vertikalen Schenkel 110 des Winkels 100 abstehender Zapfen 107 mit einem darauf gesteckten elastischen Ring 102 eingeführt. Die Lagerung des Zapfens 107 mit dem elastischen Ring in dem vertikalen Schlitz erlaubt eine elastische Relativbewegung der Bodenwanne und des oberen Bretts 52 gegen die Kabinenseitenwände 8a und 8c in z-Richtung im Bereich des Übergangs zwischen den Seitenwänden.

Claims (11)

  1. Schienenfahrzeug mit schall- und schwingungsisolierter Kabine (1), mit
    einem Wagenkasten (2), aufweisend
    einen Wagenkastenboden (3),
    Wagenkastenseitenwände (4a, 4b) und
    eine Wagenkastendecke (5), und
    einer vom Wagenkasten umschlossenen Kabine (1), aufweisend
    Kabinenseitenwände (8a, 8b)
    eine Kabinendecke (9), und
    eine Bodenwanne (6), aufweisend ein Bodenteil (7) und Seitenteile (11, 12),
    wobei die Kabine (1) auf einem oder mehreren, zwischen der Bodenwanne (6) und dem Wagenkastenboden (3) angeordneten Federelementen (10) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenwanne starr ist,
    und die Eigenfrequenz der Bodenwanne im Bereich von 20-100 Hz liegt.
  2. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1, bei dem die Federelemente (10) ausschließlich zwischen dem Bodenteil (7) der Bodenwanne (6) und dem Wagenkastenboden (3) angeordnet sind.
  3. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, bei dem zusätzlich zu den Federelementen zwischen der Bodenwanne und dem Wagenkastenboden Dämpferelemente angeordnet sind.
  4. Schienenfahrzeug nach Anspruch 3, bei dem die Dämpferelemente ausschließlich zwischen dem Bodenteil (7) der Bodenwanne (6) und dem Wagenkastenboden (3) angeordnet sind.
  5. Schienenfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Seitenteile der Bodenwanne eine oder mehrere akustisch entkoppelte Verbindungen zu ihren benachbarten Wagenkastenseitenwänden aufweisen.
  6. Schienenfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Bodenwanne (6) schwimmend auf dem Wagenkastenboden (3) gelagert ist.
  7. Schienenfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Seitenteile (11, 12) der Bodenwanne (6) eine tragende Struktur aus Trägerelementen aufweisen.
  8. Schienenfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Kabinenseitenwände (8) und die Bodenwanne (6) über eine elastische Verbindung miteinander verbunden sind.
  9. Schienenfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Wagenkastenboden (3) eine wageninnere horizontale Platte (20), eine wagenäußere horizontale Platte (21) und die beiden horizontalen Platten verbindende Querstreben (22) aufweist, und dass die Federelemente (10) auf der wageninneren Platte über Verbindungsstellen (S) der Querstreben zur wageninneren Platte (20) angeordnet sind.
  10. Schienenfahrzeugverbund, aufweisend ein oder mehrere Schienenfahrzeuge nach einem der Ansprüche 1-9.
  11. Verfahren zur Schall- und Schwingungsisolation einer Kabine eines Schienenfahrzeugs, bei dem
    in einem Wagenkasten, aufweisend einen Wagenkastenboden, Wagenkastenseitenwände und eine Wagenkastendecke, eine Kabine angeordnet wird, die vom Wagenkasten umschlossen ist und die Kabinenseitenwände eine Kabinendecke, und eine starre Bodenwanne aufweist, wobei die Bodenwanne ein Bodenteil und Seitenteile aufweist, und
    die Kabine auf einem oder mehreren, zwischen der Bodenwanne und dem Wagenkastenboden angeordneten Federelementen gelagert wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Eigenfrequenz der Bodenwanne im Bereich von 20-100 Hz liegt.
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