Eisenbahngüterwagen und Verfahren zum Transport von Satellanhängern

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Eisenbahngüterwagen zum Transport von Sattelanhängern sowie ein Verfahren zum Transport von Sattelanhängern auf Eisenbahngüterwagen gemäss den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.

Vor dem Hintergrund zunehmend strengerer gesetzlicher Auflagen und den damit verbundenen Kosten sowie im Lichte kapazitiver Engpässe der bestehenden Strassennetze auf den Hauptverkehrsachsen besteht heute im internationalen Güterfernverkehr, insbesondere für grosse Distanzen und im alpenquerenden Verkehr, die Tendenz, Sattelanhänger als unbegleitete Fracht mittels Eisenbahngüterwagen auf der Schiene zu transportieren. Um diese Transportart konkurrenzfähig zu machen ist es jedoch von herausragender Bedeutung, dass das Beladen am Startort und das Entladen am Zielort möglichst wenig Zeit in Anspruch nimmt und auf möglichst einfache und sichere Art und Weise zu bewerkstelligen ist. Auch ist es wichtig, dass möglichst alle Sattelanhängertypen mit dem gleichen Eisenbahngüterwagentyp transportiert werden können, so dass die flexible Bereitstellung von geeigneten Zugkompositionen logistisch unproblematisch ist.

Bei den heute bekannten Bauarten von Eisenbahngüterwagen zum Transport von Sattelanhängern wird der Sattelanhänger mit seinen Rädern auf der dafür vorgesehenen Aufstandsfläche des Eisenbahngüterwagens abgestellt und mit Radvorlegern, welche vor und hinter den Rädern auf der Aufstandsfläche befestigt werden, gegen ein Verschieben beim Transport horizontal in und entgegen der Fahrtrichtung gesichert. Der Zugsattel des Sattelanhängers wird in vertikaler Richtung auf einem Stützbock abgestützt, welcher an der jeweiligen durch die Sattelanhängerlänge vorgegebenen Stelle angeordnet wird.

Während auf diese Weise eine sichere Befestigung des Sattelanhängers auf dem Eisenbahngüterwagen erzielt wird, ist jedoch der hierfür erforderliche Zeitaufwand enorm und unter heutigen Gesichtspunkten einer gesteigerten Nutzung dieser Transportart abträglich. Zudem ist bei modernen Sattelanhängertypen mit umfangreichen Unterbauten wie Staukisten und Unterfahrschutz eine Anordnung von Radvorlegern vor den Rädern nur erschwert möglich oder gar unmöglich, so dass z.B. die heute vermehrt zum Einsatz kommenden Jumbo-Anhänger teilweise von dieser Transportart ausgeschlossen sind. Auch sei erwähnt, dass die Radvorleger bei Nichtgebrauch am Eisenbahngüterwagen untergebracht werden müssen, was eine automatisierte Abfertigung erschwert, und dass diese verlierbare aber funktionswesentliche Bauteile darstellen, bei deren Verlust der Eisenbahngüterwagen nicht für den Transport von Sattelanhängern genutzt werden kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Eisenbahngüterwagen zum Transport von Sattelanhängern und ein Verfahren zum Transport von Sattelanhängern mit Eisenbahngüterwagen bereitzustellen, welche die Nachteile des Standes der Technik nicht aufweisen oder diese zumindest teilweise vermeiden.

Diese Aufgabe wird durch den Eisenbahngüterwagen und durch das Verfahren gemäss den unabhängigen Patentansprüchen gelöst.

In einem Aspekt der Erfindung weist der Eisenbahngüterwagen zum Transport von Sattelanhängern eine Aufstandsfläche, welche dafür bestimmt ist, die Räder des Sattelanhängers aufzunehmen, und einen Stützbock, welcher zur Abstützung des Zugsattels des Sattelanhängers in vertikaler Richtung beim Transport vorgesehen ist, auf. Der Stützbock ist derartig am Eisenbahngüterwagen befestigt und derartig konstruktiv ausgestaltet, dass er unter normalen Betriebsbedingungen in der Lage ist, jeden für den Transport auf diesem Eisenbahngüterwagen vorgesehenen Sattelanhänger, d.h. auch den schwersten zum Transport vorgesehenen Sattelanhänger, ohne die Hilfe von Radvorlegern oder anderen horizontalen Befestigungsmitteln horizontal in und/oder entgegen der bestimmungsgemässen Fahrtrichtung an seinem Zugsattelzapfen am vorbestimmten Ort auf dem Eisenbahngüterwagen zu halten. Unter normalen Betriebsbedingungen wird der normale Fahrtbetrieb, das An- und Abkoppeln und der normale Rangierbetrieb verstanden, inklusive der Auflauf des Eisenbahngüterwagens mit einer Geschwindigkeit von 7 km/h auf einen Prallbock oder einen anderen Eisenbahnwagen.

Mit dem erfindungsgemässen Eisenbahngüterwagen lässt sich das Beladen am Startort und das Entladen am Zielort auf einfache und sichere Art und Weise in kurzer Zeit bewerkstelligen. Auch können alle Sattelanhängertypen transportiert werden, da die Radvorleger entfallen und damit die Bodenfreiheit vor und hinter den Rädern praktisch egal ist. Durch den Wegfall der Radvorleger verbleibt für den Fall einer festen Stützbockposition als einzige Einstellgrösse die Aufsattelhöhe der zu transportierenden Sattelanhänger, welche mittels höhenverstellbarer Stützböcke oder mit Adaptern individuell angepasst werden kann, so dass neben der deutlichen Vereinfachung und Zeitersparnis auch ein automatisches Be- und Entladen der Eisenbahngüterwagen mit Sattelanhänger aller Bauarten möglich wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Eisenbahngüterwagens ist die Befestigung des Stützbocks am übrigen Eisenbahngüterwagen derartig ausgestaltet, dass sich der Stützbock bei Überschreiten einer bestimmten zulässigen, vom Sattelanhänger bzw. von dessen Zugsattelzapfen auf diesen ausgeübten Zug- und/oder Schubkraft, welche horizontal in bzw. entgegen der bestimmungsgemässen Fahrtrichtung gerichtet ist, horizontal in Richtung dieser Zug- bzw. Schubkraft gegenüber dem Eisenbahngüterwagen und damit gegenüber der Aufstandsfläche verschieben kann, ohne seine vertikale Stützfunktion zu verlieren. Diese Verschiebung kann vorübergehend oder bleibend sein, so dass sie entweder lediglich eine Herabsetzung der Beanspruchung des Zugsattelzapfens bewirkt oder, im Fall einer bleibenden Verschiebung, zusätzlich anzeigt, dass eine nicht normale bzw. unzulässige Beanspruchung beim Transport aufgetreten ist. Mit Vorteil wird die zulässige Zug- und/oder Schubkraft, bei deren Überschreitung eine Verschiebung des Stützbocks stattfindet, derartig bemessen, dass sie gleich oder kleiner als die Schubkraft ist, die der schwerste mit dem Eisenbahngüterwagen zu transportierende Sattelanhänger erzeugt, wenn er in bestimmungsgemässer Fahrtrichtung mit 0.6g, bevorzugterweise mit 0.8g verzögert wird. Der Einfachheit halber kann diese Kraft als Produkt aus dem Gesamtgewicht des Sattelanhängers und dem Beschleunigungswert errechnet werden, so dass sich beispielsweise für einen Sattelanhänger mit 38 t Gesamtgewicht bei einer Verzögerung von 0.8 g eine zulässige Zug- und/oder Schubkraft von knapp 300 kN ergibt. Da die Zugsattelzapfen der Sattelanhänger derartige Zug- und Schubbeanspruchungen auch bei entsprechender Lastwechselzahl ohne Beschädigung überstehen müssen, stellt dieser Wert eine sinnvolle Obergrenze für die zulässigen Zug- und/oder Schubkräfte dar.

Bevorzugterweise ist der Stützbock bei dieser Ausführungsform derartig am übrigen Eisenbahngüterwagen befestigt, dass er in und/oder entgegen der bestimmungsgemässen Fahrtrichtung durch Führungsmittel, wie z.B. Gleitschienen, geführt in horizontaler Richtung verschiebbar ist, jedoch mittels bevorzugterweise austauschbaren Stützmitteln, wie z.B. vorgespannten Spiralfedern oder Crash-Elementen, unter normalen Betriebsbedingungen an einer solchen Verschiebung gehindert wird und somit unter diesen normalen Betriebsbedingungen gegenüber dem übrigen Eisenbahngüterwagen und gegenüber dessen Aufstandsfläche feststehend ist. Dabei sind die Stützmittel derartig dimensioniert, dass sie bei Überschreitung der zulässigen Zug- und/oder Schubkraft am Stützbock vorübergehend oder bleibend nachgeben und so eine durch die Führungsmittel geführte Verschiebung des Stützbocks ermöglichen unter Begrenzung bzw. Herabsetzung der auftretenden Zug- und/oder Schubkräfte.

Die Stützmittel umfassen vorteilhafterweise Dämpfungselemente, bevorzugterweise hydraulische Dämpfer, wie z.B. hydraulische Teleskopstossdämpfer, Reibungsdämpfer, wie z.B. Scherenreibungsdämpfer, durch Deformation wirkende Dämpfungselemente oder Kombinationen daraus, wie z.B. Crash-Elemente. Auf diese Weise lässt sich die frei werdende Energie mindestens teilweise aufzehren und etwaige Rückstellreaktionen begrenzen.

Werden die Dämpfungselemente bei der Ausübung ihrer Dämpfungsfunktion beim Verschieben des Stützbocks irreversibel verändert, bevorzugterweise plastisch verformt, so kann der Zustand derselben nach erfolgtem Transport als Kriterium dafür herangezogen werden, ob der Zugsattelzapfen während dem Transport unzulässige Beanspruchungen erfahren hat. Sollte dies der Fall sein, kann gezielt eine Prüfung oder ein Austausch desselben vorgenommen werden.

Bevorzugt ist die Verwendung von Crash-Elementen als Dämfungselemente der Stützmittel, da diese eine Dämpfungswirkung sowohl durch Reibung als auch durch Deformation entfalten und von daher in der Lage sind, besonders viel Energie zu verzehren.

Vorteilhafterweise werden die Stützmittel ausschliesslich von Crash-Elementen gebildet, und zwar bevorzugterweise derart, dass in Fahrtrichtung gesehen jeweils vor und hinter dem Stützbock ein Crash-Element angeordnet ist. Hierdurch ergibt sich eine besonders einfache und kostengünstige Konstruktion.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Eisenbahngüterwagens ist der Stützbock derartig ausgestaltet, dass seine Aufsattelhöhe über der Aufstandsfläche für die Räder des zu transportierenden Sattelanhängers einstellbar ist, und zwar bevorzugterweise in Stufen. Vorteilhafterweise kann diese Aufsattelhöhe mindestens zwischen zwei der folgenden, in Europa typischen Aufsattelhöhen für Sattelanhänger variiert werden: 1130mm, 980 mm, 850 mm. Erfindungsgemässe Eisenbahngüterwagen dieser Bauart können auch ohne zusätzliche Adapterelemente praktisch alle in Europa bekannten Sattelanhänger transportieren.

In noch einer bevorzugten Ausführungsform weist der Eisenbahngüterwagen Endpuffer auf, welche derartig dimensioniert sind, dass der Eisenbahngüterwagen bei Beladung mit seiner halben Maximalnutzlast bei einem Auflauf mit einer Geschwindigkeit von 7 km/h auf einen Prallbock eine maximale Verzögerung von kleiner 1g, bevorzugterweise kleiner 0.8g erfährt. Hierdurch lässt sich die Gefahr einer Überbeanspruchung des Zugsattelzapfens eines mit dem Eisenbahngüterwagen transportierten Sattelanhängers beim Rangier- bzw. An- und Abkoppelbetrieb deutlich herabsetzen.

In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Eisenbahngüterwagens ist dieser als Niederflurwagen mit einer Aufstandshöhe seiner Aufstandsfläche über Schienenoberkante von kleiner als 400 mm, bevorzugterweise kleiner als 350 mm ausgestaltet, wodurch sich auch grossvolumige Jumbo-Sattelanhänger unter Einhaltung der vorgegebenen Lichtraumprofile transportieren lassen.

Wird der Eisenbahngüterwagen als Taschenwagen ausgestaltet, so ergeben sich besonders stabile Konstruktionen, da die über die Aufstandsfläche hinausragenden Seitenwände massgeblich zur Steifigkeit des Güterwagens beitragen.

Auch ist es bevorzugt, den Eisenbahngüterwagen als Doppelwagen, bevorzugterweise als Gelenk-Doppelwagen auszugestalten, wobei er mit Vorteil mit drei Drehgestellen ausgerüstet wird. Eine derartige Konstruktionsweise erlaubt das Zusammenstellen von Eisenbahnwagenkompositionen mit grosser Transportkapazität bei gleichzeitig kleiner Zuglänge.

In einer letzten bevorzugten Ausführung des Eisenbahngüterwagens ist dieser derartig ausgestaltet, dass mindestens zwei solche Güterwagen zu einer Eisenbahnwagenkomposition zusammengestellt werden können, welche eine in Längsrichtung mit den Rädern der mit ihr zu transportierenden Sattelanhänger überfahrbare und von der Stirnseite her befahrbare Fläche bildet. Eine derartige Bauweise ermöglicht das Be- und Entladen der erfindungsgemässen Eisenbahngüterwagen auch mit nichtkranbaren Sattelanhängern mittels Portalschleppern.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Transport von Sattelanhängern auf Eisenbahngüterwagen, wobei dieser ohne Zugmaschine auf dem Eisenbahngüterwagen angeordnet wird. Hierbei wird der Sattelanhänger während dem Transport in horizontaler Richtung mit seinem Zugsattelzapfen mit dem Eisenbahngüterwagen verbunden, so dass die während dem Transport zwischen dem Sattelanhänger und dem Eisenbahngüterwagen auftretenden horizontal gerichteten Zug- und/oder Schubkräfte im wesentlichen über den Zugsattelzapfen auf den Sattelanhänger übertragen werden.

Mit dem erfindungsgemässen Verfahren lässt sich das Be- und Entladen von allen gängigen Sattelanhängern auf Eisenbahngüterwagen auf besonders kosten- und zeitsparende Weise bewerkstelligen und bei Bedarf auch automatisieren.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird der Zugsattelzapfen an einem vom Eisenbahngüterwagen bereitgestellten Stützbock befestigt und dieser Stützbock derartig am Eisenbahngüterwagen gehalten, dass er sich zusammen mit dem Sattelanhänger bei Überschreitung einer bestimmten, vom zu transportierenden Sattelanhänger bzw. von dessen Zugsattelzapfen horizontal in bestimmungsgemässer Fahrtrichtung auf den Stützbock ausgeübten Zug- und/oder Schubkraft vorübergehend oder bleibend in horizontaler Richtung gegenüber dem Eisenbahngüterwagen verschiebt. Hierdurch kann die Beanspruchung des Zugsattelzapfens herabgesetzt und in gewissen Grenzen auch eine unzulässige Beanspruchung desselben verhindert werden. Zudem kann eine bleibende Verschiebung als Indikator für eine unzulässige Beanspruchung dienen. Bevorzugterweise wird der Stützbock derartig am Eisenbahngüterwagen gehalten, dass er sich bei einer horizontalen Zug- und/oder Schubkraft von 260 kN, bevorzugterweise von 300 kN zu verschieben beginnt, da eine grössere Zahl von Lastwechseln mit grösseren als diesen Kräften zu einer Beschädigung des Zugsattelzapfens führen könnte.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird der Eisenbahngüterwagen mit Endpuffern ausgerüstet, welche die maximale Verzögerung, die der Eisenbahngüterwagen bei einer Beladung mit seiner halben Maximalnutzlast und bei einem Auflauf mit 7 km/h auf einen Prallbock in horizontaler Richtung erfährt, auf einen Wert von 1g, bevorzugterweise 0.8g begrenzen. Hierdurch lässt sich die Gefahr einer Überbeanspruchung des Zugsattelzapfens während dem Rangier- bzw. An- und Abkoppelbetrieb deutlich herabsetzen.

Weitere bevorzugte Ausführungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der nun folgenden Beschreibung anhand der Figuren. Dabei zeigen:

• Fig. 1 eine Seitenansicht der vorderen Hälfte eines erfindungsgemässen Gelenk-Doppelwagens;
• Fig. 2 eine Seitenansicht wie in Fig. 1 mit einem auf der dargestellten Wagenhälfte angeordneten Sattelanhänger;
• Fig. 3 einen Vertikalschnitt in Längsrichtung durch den Stützbock der in den Figuren 1 und 2 dargestellten vorderen Wagenhälfte und durch dessen Befestigung am Wagen: und
• Fig. 4 einen Längsschnitt durch eines der in Fig. 3 dargestellten Crash-Elemente.

Der Grundaufbau eines erfindungsgemässen Eisenbahngüterwagens zum Transport von Sattelanhängern 3 wird aus den Figuren 1 und 2 ersichtlich, welche die vordere Hälfte eines niederflurigen Gelenk-Doppelwagens mit insgesamt drei zweiachsigen Drehgestellen in der Seitenansicht zeigen, und zwar einmal mit (Fig. 2) und einmal ohne (Fig. 1) einen Sattelanhänger 3 bestimmungsgemäss angeordnet darauf.

Wie in Fig. 2 deutlich zu erkennen ist, weist der dargestellte Teil des Gelenk-Doppelwagens eine Aufstandsfläche 1 für die Räder des Sattelanhängers 3 auf und verfügt zudem über einen stufenlos über einen Scherenmechanismus in der Höhe verstellbaren Stützbock 2, welcher unveränderbar an einer Position oberhalb des vordersten Drehgestells angeordnet ist und auf welchem der Zugsattel des Sattelanhängers 3 in vertikaler Richtung abgestützt ist. Der Zugsattelbolzen des Sattelanhängers 3 ist in horizontaler Richtung formschlüssig mit dem Stützbock 2 verbunden und stellt die einzige Verbindung in horizontaler Richtung zwischen dem Sattelanhänger 3 und dem Gelenk-Doppelwagen dar, so dass sämtliche in horizontaler Richtung zwischen Sattelanhänger 3 und Gelenk-Doppelwagen auftretenden Kräfte ausschliesslich über den Stützbock 2 und den Zugsattelzapfen übertragen werden. Die beim Stand der Technik üblichen Radvorleger sind nicht vorhanden. Um diese Befestigungsweise zu ermöglichen, ist der Stützbock 2 konstruktiv derartig ausgestaltet und derartig am Gelenk-Doppelwagen befestigt, dass er die unter normalen Betriebsbedingungen zwischen dem Sattelanhänger 3 und dem Gelenk-Doppelwagen horizontal in und entgegen der Fahrtrichtung F wirkenden Zug- und Schubkräften sicher auf den Zugsattelzapfen des Sattelanhängers 3 übertragen kann, ohne dass es zu einer Positionsveränderung des Sattelanhängers auf dem Gelenk-Doppelwagen kommt.

Wie aus Fig. 3 hervorgeht, welche einen Vertikalschnitt in Längsrichtung durch den Stützbock 2 und durch dessen Befestigung am Gelenk-Doppelwagen zeigt, wird der Scherenmechanismus des Stützbocks 2 von einer Basisplatte 7 getragen, welche mit Führungsmitteln 4, die als Führungsschienen 4 ausgestaltet sind, in und entgegen der bestimmungsgemässen Fahrtrichtung F geführt verschiebbar wäre, wenn diese Verschiebebewegung nicht durch je ein in Fahrtrichtung F gesehen vor und nach dem Stützbock 2 angeordnetes Stützmittel 5, welches aus einem einzelnen Crash-Element 5 besteht, unterbunden würde. Solche Crash-Elemente sind kommerziell erhältlich, z.B. von der Firma Schwab Verkehrstechnik AG, Schaffhausen, Schweiz. Die Crash-Elemente 5 sind austauschbar und spielfrei in Fahrtrichtung F eingebaut, so dass der Stützbock 2 in der dargestellten Situation in allen Richtungen fest mit dem übrigen Gelenk-Doppelwagen verbunden ist. Die Crash-Elemente 5 sind im vorliegenden Fall derartig dimensioniert, dass beim Auftreten von horizontalen Zug- oder Schubkräften am Stützbock 2 von mehr als 260 kN das jeweils mit Druckkraft beaufschlagte Crash-Element 5 von der Basisplatte 7 mit dem darauf angeordneten Stützbock 2, welche sich entlang der Führungsschienen 4 verschiebt, zusammengeschoben wird. Dieser Wert von 260 kN entspricht in etwa einer Verzögerung eines 38 t schweren Sattelanhängers mit 0.7g.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich wird, welches einen Längsschnitt durch eines der Crash-Elemente 5 zeigt, schiebt hierbei das innere Rohr 8 des Crash-Elements 5 eine Spreizhülse 9 in das Aussenrohr 10 des Crash-Elements 5, unter plastischer Aufweitung desselben. Hierdurch wird die bei der Verschiebung auftretende Energie in Reibungs- und Deformationsenergie umgewandelt und dadurch verzehrt, wobei jedoch das Crash-Element 5 zerstört wird und ausgetauscht werden muss.

Wird beim Zusammenschieben nicht der gesamte konstruktiv vorgesehene Schiebeweg des Crash-Elements 5 aufgebraucht, so kann davon ausgegangen werden, dass es trotz nicht normaler Betriebsbedinungen nicht zu einer Überbeanspruchung des Zugsattelzapfens des transportierten Sattelanhängers 3 gekommen ist. Wird das Crash-Element 5 hingegen vollständig zusammengeschoben, so muss angenommen werden, dass der Zugsattelzapfen möglicherweise beschädigt wurde.

Dadurch, dass bei Überschreitung der zulässigen Zug- bzw. Schubkraft mindestens eines der Crash-Elemente 5 mindestens teilweise zusammengeschoben wird, können diese zusätzlich auch der Kontrolle vorschriftsmässiger Betriebsbedingungen dienen, derart, dass nach jedem Transport überprüft wird, ob eines der Crash-Elemente 5 teilweise zusammengeschoben wurde oder nicht. Im letztgenannten Fall darf davon ausgegangen werden, dass beim letzten Transport keine abnormen Betriebsbedingungen mit Überbeanspruchungen des Zugsattelzapfens des transportierten Sattelanhängers 3 aufgetreten sind.