[发明专利]有采用纤维复合材料制的头部模件的铁路车辆

说明书

本发明涉及一种如在权利要求1的前序部分中详细定义的具有用纤维复合材料制的头部模件的铁路车辆。

为了改善铁路车辆的质量平衡、为了在设计时获得高的造型自由度以及为了能充分利用具有高预制程度和预检验程度的纤维复合材料和模块结构方式在技术上的优点，越来越多的铁路车辆设计用纤维复合材料制的头部模件，例如司机室。

由EP 0 533 582 B1已知此类车辆。其中，铁路车辆的司机室用纤维复合材料制成单独的部件，带司机操纵台支承结构的司机室壁构成一整体结构，以及司机室应当用螺钉固定在铁路车辆的底架上和侧壁顶框的上部长边梁上。在需要时，例如为了补偿公差和降低力的峰值，固定应借助于弹性缓冲器进行。正面作用的和由于车辆提升引起的力，应通过固定的止挡能传给底架和上部长边梁。然而在此文件中没有说明司机室与底架及上部长边梁之间的连接部位应如何设计。存在的缺点是，由于在一定程度上可以说是点状地向上部长边梁内传力，司机室的某些区必须特别增强，而司机室的另一些区可能不参与传力，所以司机室必须设计成非均匀的，这在技术上带来很大的困难和导致提高成本。此外，这种技术概念限制了在不寻常的负荷情况下即：

—为了往钢轨上放置而提升铁路车辆；

—端壁压力(例如3000KN)；

—中心联接器压力(例如1500KN)；

—中心联接器拉力(例如1000KN)，可由司机室分担的负荷份额。铁路车辆的车体结构必须针对上述负荷情况来设计。按照迄今流行的解决办法，必须将其余的车体结构与底架和上部长边梁设计得刚度特别大，其结果是导致附加的生产费用和不希望的质量增大。头部模件在整个车辆中所占的长度比例越大，则对这些关系越不利。

在杂志“Schweizer Eisenbahn-Revue”第12/1991号436-442页(Cortesi，A；Issenmann，T.；Kalbermatten，T.de：Leichte Nasenfür schnelle Lokomotiven)中介绍了另一种具有用纤维复合材料制的司机室的铁路车辆。在这里，司机室由多个具有夹层结构的构件构成，它们通过在结构上的粘结互相接合。此司机室设计成自支承式部件，以及在上述非寻常的负荷情况下不能承担大的负荷份额。由于与底架和车体的连接方式以及由于连接的机械强度和小的刚度，考虑到：能补偿1至5mm的加工公差、保证接缝区内的压力密封性和耐热性、承受在塑料司机室与金属车体之间差别巨大的热膨胀以及保证长的使用寿命，此司机室借助于弹性的胶粘剂粘合，在这种情况下与底架之间加弹性缓冲器作为定距器，以及在10mm的粘结缝厚度内吸收不良的加工公差。这样一种设计完全不适用于这种情况，即，铁路车辆的头部模件不仅设计为自支承的而且应分担负荷，以及为此必须与其余的车体结构牢固和刚性地连接。

DE 4343800 A1介绍了具有单独加工和装配的头部模件的铁路车辆另一种方案。此头部模件也设计为自支承部件，并应在所有的6个自由度的约束条件下与底架可拆式和力锁合地连接以及与车体通过弹性的中间环节连接。这种方案同样不能承担车体结构大的负荷份额，以及与底架在不同轴线位置的螺栓/孔连接部位的配合能力方面需要有大的准确度工作量。因为与底架的这些连接部位处于司机室内部以及必须能接近，所以不能达到高的预制程度。

本发明的目的是发明一种用于此类铁路机车车辆的解决方案，它克服针对先有技术说明的缺点以及将一个用纤维复合材料制的头部模件按新的方式与车体模件和底架牢固连接，与此同时在纤维复合材料制的头部模件与车体模件及底架之间因加工引起的沿(相对于铁路车辆而言的)垂直方向、纵向和横向的形状和尺寸公差可方便地和用小量的费用补偿，在连接时不产生不确定的内应力，以及纤维复合材料制的头部模件与车体模件不同的热膨胀可无损害地承受。

本发明的另一个目的在于，纤维复合材料制的头部模件设计为分担负荷的并与一个与底架连接的车体模件连接，从而设计为在头部模件与车体模件及底架之间特别强有力的牢固与刚性的连接，以及头部模件由此可相应于上述负荷情况及运行负载分担大的负荷份额并能传入车体结构中。

这些目的通过具有权利要求1特征部分所述特征的前言所述类型的铁路车辆达到。由从属权利要求可知本发明有利的设计和进一步改进。