Karosseri

Karosseri av en SNCF Z 8100 flere enheter i differensiell design

Strukturen til en jernbanevogn , jernbanevogn eller lokomotiv blir referert til som en karosseri eller et lokomotivkarosseri . Bil eller lokomotiv organer kan være bygget på en ramme eller være selvbærende på den dreibare bunnen av boggien .

Begrepet bilkarosseri ble opprinnelig brukt for konstruksjon av ethvert flerfelts kjøretøy, for eksempel en vogn eller hestevogn .

Byggemetoder

I de første årene av jernbanen ble passasjervogner konstruert av tre på en solid ramme (hovedsakelig laget av jern). Siden 1920-tallet har karosserier blitt laget av metalliske materialer.

Rammekonstruksjon

Utsikt over det indre av karosseriet til en SBB lett stålbil fra skallfasongen, 1937

Det er den eldste konstruksjonen. Her blir det først laget en solid ramme (også kjent som understell) som absorberer alle strekk- og støtkrefter, og som chassiset og også strekk- og støtanordningen er festet til. Rammen må være tilsvarende massiv og er vanligvis laget av naglede eller sveisede ståldragere. I de aller første dagene av jernbanen ble løvtre og støpejern også brukt til vognerammer, men ingen av dem beviste seg. Selve karosseriet er plassert på denne rammen. Dette kan gjøres mye lettere enn den stabile rammen, da strukturen bare trenger å holde seg sammen. I tilfelle ulykker hadde denne lette konstruksjonen imidlertid regelmessig ført til at karosseriet av tre var blitt skilt fra understellet og bokstavelig talt knust. Som et resultat ble karosseriet også laget av stål, noe som gjorde bilen som helhet mer stabil, men også mye tyngre.

Rammekonstruksjonen er fortsatt vanlig i dag for godsvogner.

Selvbærende konstruksjon

Selvbærende konstruksjon betyr bruk av en karosseri som ikke har ramme / understell; karosseriet kan absorbere strekk- og støtkreftene. Som regel er den konstruert som et firkantet rør der åpninger i form av dører og båndvinduer er laget på sidene. Den lette stål bil prototype utviklet av SWS - som ble gjennomført i 1935 - bare veide 25 tonn (serien versjon 29-30 tonn), mens en tilsvarende bil med en ramme og stålkasse i den konvensjonelle utformingen vanligvis veide rundt 40 tonn. Denne mye lettere stålkonstruksjonen ga også opphav til begrepet "lett stålvogn". Den selvbærende konstruksjonen krever god sveiseteknologi og klarte først å etablere seg over hele linja etter andre verdenskrig .

I dag er selvbærende bokser regelen, det skilles mellom tre forskjellige konstruksjonsmetoder:

Differensiell konstruksjon

Ved differensial- eller råboksekonstruksjon blir det først laget et bærende stål- eller aluminiumskjelett, på hvilket ikke-bærende ark festes for kledning . Differensialdesign er den enkleste og billigste metoden for å lage et karosseri og ble brukt som standard i bilproduksjon fra 1930 til slutten av 1980-tallet. Selv biler med trekonstruksjon fikk en ny overbygning på 1950-tallet ved differensialkonstruksjon, noe som gjorde konverteringsvognen til de tyske føderale jernbanene og Spantenwagen til den østerrikske føderale jernbanen . I dag brukes differensialkonstruksjonen innen hovedbaner innen produksjon av karosserier for små serier og til spesielle konstruksjoner; Når det gjelder trikker, er den derimot fortsatt mye brukt for å kunne garantere en enklere og billigere reparasjon etter en mulig kollisjon med veibiler. De ytre panelene kan bulke i tilfelle en ulykke og byttes ut. Skruene som kreves for dette er enten dekket av strimler eller ordnet utenfor det faktiske synsfeltet. Differensialkonstruksjonen med stålramme tillater tynnveggede karosserier enn den integrerte konstruksjonen med aluminium, noe som er spesielt viktig for kjøretøy med en smal klaringsprofil .

Integrert konstruksjon

Den ICE 3 har kompbilkarosserier; de strømlinjeformede hodene har en differensiell design

I den integrerte konstruksjonen brukes ekstruderte profiler som strekker seg over hele lengden på karosseriet og har bredder på rundt en halv meter. Før montering opprettes utskjæringer for vinduene ved hjelp av en fresemaskin når det gjelder karosserier for passasjerbusser ; Etter å være sveiset sammen utvides de til sin nominelle størrelse igjen ved hjelp av en fresemaskin . Undersiden er også laget av ekstruderte profiler, slik at en selvbærende karosseri skapes. Det er laget spor på undersiden for å kunne montere karosseriet på boggiene og for å kunne feste komponenter som transformatorer eller trekkmotorer i undergulvet. Når det gjelder lokomotiver, er karosseriet åpent øverst fordi drivkomponentene er montert etter at karosseriet er ferdigstilt og lokomotivet ellers ikke kan monteres. Takkonstruksjonen består da av lette aluminiumsplater som på elektriske lokomotiver fremdeles er montert strømavtagere . Med den integrerte konstruksjonen oppnås stivheten til karosseriet gjennom strukturen til de ekstruderte profilene, slik at ingen ekstra bærende elementer er nødvendige og en lett konstruksjon er mulig. Den integrerte konstruksjonen er, vanligvis i forbindelse med aluminium som materiale, konstruksjonsmetoden som brukes i dag for bygging av karosserier.

Komposittkonstruksjon

Tilting Train Express produsert av Hyundai Rotem har hybridbilkarosserier

Komposittkonstruksjonen ligner differensialkonstruksjonen: ikke-bærende kledning er festet til en bærende ramme laget av metalliske materialer; I motsetning til differensialdesignet er disse imidlertid laget av ikke-metalliske materialer. Hybridkonstruksjon kan også tildeles komposittkonstruksjon; Paneler laget av aluminium og karbonfiberarmert plast er festet til en stålramme . I løpet av lette byggearbeid blir denne typen konstruksjon sett på som lovende. For eksempel, med Next Generation Train, designet DLR et tog med en bikakeformet karosseristruktur, som suppleres i hver ende av bilen med områder som kan deformeres under kollisjonseffekter.

Optimalisering av krasj

I den siste tiden er utformingen av karosserier kontinuerlig optimalisert med hensyn til sikkerhetsaspekter i tilfelle ulykker. Utgangspunktet for denne utviklingen var publiseringen av den 41-siders standarden EN 15227 med tittelen "Krav til kollisjonssikkerhet av jernbanekjøretøyer" i midten av 2008. Denne standarden har en rekke forgjengere. Den avgjørende faktoren var forskningsprosjektet SAFETRAIN finansiert av EU-kommisjonen og UIC, som ble avsluttet i 2011. Referansekollisjonsulykker ble hentet fra en europeisk analyse av kollisjonsulykker, som dekker flertallet av alle kollisjonsulykker. Dette ble brukt til å lage datasimuleringer som bestemte det optimale arrangementet av de energiabsorberende komponentene. Resultatene ble deretter validert med kollisjonstester, som til slutt ble publisert i 2008 i standarden DIN EN 12663-1 "Styrke krav til bilkarosserier av jernbanekjøretøyer", som har eksistert siden 2000. SAFETRAIN fokuserte på hovedbaner, slik at andre scenarier ble vurdert i ytterligere prosjekter som SAFETRAM frem til 2004 og SAFEINTERIORS frem til 2010.

Før denne standarden trådte i kraft, ble bare energiabsorpsjonskapasiteten til slaganordninger som buffere og absorpsjonskapasiteten til karosseriet i lengderetningen definert. Når to tog kolliderer, nås disse kreftene i hastigheter på 10 til 15 kilometer i timen. Oppførselen til bilkarosseriet utover dimensjoneringskraften ble ikke regulert; bare endeveggene skal være utformet for å være spesielt motstandsdyktige. Ved ulykker ble karosseriet ofte knekket før eller etter den første boggien; i andre tilfeller klatret karosseriet opp og skiltes fra boggiene. Dette resulterte i en risiko for passasjerer, spesielt med flere enheter. DIN EN 15227-standarden, som i dag må oppfylles for alle nye registreringer av jernbane- og trikkekjøretøyer, definerer forskjellige scenarier som et tog må tåle uten å forringe sjåførens og passasjerens overlevelsesrom. Scenariene avhenger av kjøretøystypen. Følgende referanseulykker gjelder for hovedbiler:

Kollisjon med et stasjonært identisk kjøretøy med en hastighet på 36 km / t
Påvirkning på en stasjonær godsvogn med en masse på 80 t med en hastighet på 36 km / t
Kollisjon med en lastebil i planovergang med en hastighet på 110 km / t (med 15 t i treffområdet)
Kollisjon med en bil i planovergang

Trikkevogner må oppfylle følgende parametere i henhold til EN 15227:

Kollisjon med et stasjonært identisk kjøretøy med en hastighet på 15 km / t
Påvirkning på en solid hindring med en masse på 3 t med en hastighet på 25 km / t og en vinkel på 45 °

Kjøretøy kan klassifiseres i forskjellige kollisjonssikkerhetsdesignkategorier CI til C-IV. For eksempel er i kategori CI en innvirkning på 36 km / t, i kategori C-III, derimot, med maksimalt 25 km / t (i scenarier 1 og 2 for identiske kjøretøyer eller stasjonære godsvogner).

Før standarden trådte i kraft, ble hodet på et kjøretøy sømløst integrert i karosseriet. I dagens jernbanevogner lukkes selve karosseristrukturen foran førerhuset. Førerhuset er nå i et sikkerhetsbur som er deformert på en kontrollert måte og sikrer førerens overlevelse. Med skinnevogner er det nå deformasjonssoner og elementer for beskyttelse mot klatring på hver bilkarosseri, spesielt mellom de enkelte bilene, slik at støtenergien kan fordeles over hele toget og knekk i karosseriet unngås.