DE19844024A1 - Zweiwegefahrzeug zur Beförderung von Personen oder Frachten - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Zweiwegefahrzeug zur Beförderung von Personen oder Frachten, mit einem zumindest an einer Achse angetriebenen, mit bereiften Rädern versehenen Fahrwerk und einem zweiten anhebbaren und absenkbaren Fahrwerk, für einen Schienenbetrieb, die getrennt voneinander antreibbar sind. Mit der Erfindung soll ein Zweiwegefahrzeug zur Verfügung gestellt werden, das kostengünstig herstellbar und ökonomisch betreibbar ist. Erfindungsgemäß sind hierfür an den beiden genannten Fahrwerken jeweils Elektromotore vorhanden, die mit Elektroenergie von einer zentralen Elektroenergieversorgungseinheit über eine elektronische Steuerung versorgt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Zweiwegefahrzeug zur Be­ förderung von Personen oder Frachten nach dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1. Ein solches Fahrzeug ist für einen herkömmlichen Betrieb von Fahrzeugen, z. B. im öffentlichen Straßenverkehr, und auch schienengebun­ den auf Gleisen geeignet. Daraus folgt, daß mit sol­ chen Fahrzeugen durch die erhöhte Flexibilität Zeit­ ersparnisse für den Transport erreicht werden können.

Bisher bekannte Zweiwegefahrzeuge basieren in der Regel auf Kraftfahrzeugen, die zusätzlich mit Schie­ nenfahreinrichtungen ausgerüstet werden. In einfach­ ster Form erfolgt der Antrieb über die Räder des Kraftfahrzeugfahrwerkes und die Schienenfahreinrich­ tung sichert lediglich die Spurführung. Daraus resul­ tieren einige wesentliche Nachteile, wie Antriebs- und Bremsprobleme bei der Fahrt auf Gleisen.

Aus diesem Grunde sind entsprechende Fahrzeuge ausge­ rüstet worden, indem ein zusätzlicher Antrieb für die Schienenfahreinrichtung verwendet wurde. Es sind Fahrzeuge bekannt, bei denen über einen Nebenantrieb des Fahrzeugmotors (Verbrennungskraftmaschine) ein hydraulischer Antrieb für die Schienenfahreinrichtung verwendet wird. Mit einer solchen Lösung ist es je- doch nicht in jedem Fall möglich, fahrbedingungsab­ hängig die Verbrennungskraftmaschine optimal zu be­ treiben, so daß der Wirkungsgrad stark beeinträchtigt ist. Außerdem tritt ein stark erhöhter Lärmpegel auf, so daß zusätzliche Schallisolationsmaßnahmen erfor­ derlich sein können.

Außerdem müssen von solchen Fahrzeugen Vorschriften von Betreibern der Gleisanlagen eingehalten werden. So fordert z. B. die Deutsche Bahn AG, die Einhaltung eines bestimmten Lichtraumprofiles über und neben dem Schienenkopf, so daß die beiden unterschiedlichen Fahrwerke eines solchen Fahrzeuges entsprechend kon­ struiert sein müssen und bei einer Schienenfahrt, das andere Fahrwerk entsprechend angeordnet werden kann, so daß ausreichende Freiräume verbleiben. Hierfür ist es üblich, die Räder bzw. die Achsen parallel zum Ausfahren der Schienenfahreinrichtung soweit anzuhe­ ben, daß die Einhaltung eines vorgegebenen Lichtraum­ profiles oberhalb und neben dem Schienenkopf ge­ sichert ist, wobei zusätzlich eine mechanische Arre­ tierung vorhanden sein muß.

Aus statischen und fahrdynamischen Gründen sind die unterschiedlichen Räder bzw. Achsen eines solchen Zweiwegefahrzeuges in der Regel unmittelbar benach­ bart angeordnet.

Die bekannten Bauformen sind nicht nur relativ laut, sondern auch mit einer großen Masse behaftet, so daß die Wirtschaftlichkeit beim Betrieb solcher bekannten Fahrzeuge stark eingeschränkt ist. Zusätzlich können durch die verwendeten Antriebskonzepte nur kurze Strecken schienengebunden, bei relativ geringer Geschwindigkeit befahren werden, so daß die eigent­ lich konzeptbedingt vorhandenen logistischen Vorteile nicht ausreichend ausgenutzt werden können.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Zweiwegefahr­ zeug zur Verfügung zu stellen, das kostengünstig her­ stellbar ist und ökonomisch betrieben werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestal­ tungsformen und Weiterbildungen ergeben sich mit den in den untergeordneten Ansprüchen enthaltenen Merkma­ len.

Das erfindungsgemäße Zweiwegefahrzeug zeichnet sich, ausgehend von der bekannten Ausgangslösung, nämlich der Verwendung zweier verschiedener Fahrwerke, die einmal für einen Straßenbetrieb und zum anderen für einen gleisgebundenen Schienenbetrieb geeignet sind, wobei das Fahrwerk für den Schienenbetrieb angehoben bzw. abgesenkt werden kann, dadurch aus, daß der An­ trieb der beiden Fahrwerke ausschließlich mittels Elektroenergie erfolgt, die mit einer zentralen Elek­ troenergieversorgungseinheit erzeugt wird. Die von der zentralen Elektroenergieversorgungseinheit zur Verfügung gestellte Elektroenergie gelangt über eine elektronische Steuerung zu zumindest einem Elektromo­ tor, der an jeweils einem der beiden Fahrwerke vor­ handen ist und dessen Antrieb realisiert, wobei diese Elektromotoren unabhängig voneinander mit Elektro­ energie versorgt und elektronisch gesteuert werden können.

Vorteilhaft ist es, mindestens eine Achse der jewei­ ligen Fahrwerke mit einem Elektromotor anzutreiben. Es können aber auch zwei Elektromotore an einer ange­ triebenen Achse vorgesehen werden, die jeweils ein Rad wiederum unabhängig voneinander antreiben können. Für viele Fälle kann es aber auch günstig sein, Elek­ tromotore an allen Rädern der Fahrwerke vorzusehen, so daß diese jeweils einzeln und bei Bedarf auch un­ abhängig voneinander angetrieben werden, so daß da­ durch in gewissen Grenzen das Fahrzeug allein mit dem Antrieb lenkbar ist.

Günstigerweise können die Elektromotore als handels­ üblich bereits, z. B. bei Autobussen verwendete Radna­ benmotore, bevorzugt mit integrierter Scheibenbremse, ausgewählt werden.

Die erforderliche Elektroenergie kann einmal, wie dies bereits bei Kraftfahrzeugen bekannt ist (Hybrid­ antrieb), mittels einer Verbrennungskraftmaschine, die einen Generator antreibt, zur Verfügung gestellt werden. Geeignete Verbrennungskraftmaschinen sind beispielsweise Gasturbinen, Ottomotore und aus be­ triebswirtschaftlicher Sicht Dieselmotore geeignet. Mit einem solchen Konzept ist es möglich, die jeweils verwendete Verbrennungskraftmaschine in einem Lastbe­ reich zu betreiben, bei dem Leistung, Kraftstoffver­ brauch, Schadstoffausstoß und gegebenenfalls der Ge­ räuschpegel optimiert werden kann, so daß sich ganz besonders die Wirtschaftlichkeit und der Umweltaspekt positiv beeinflussen lassen.

Zum anderen kann aber auch, die für den Antrieb er­ forderliche Elektroenergie mittels einer Brennstoff­ zelle, bevorzugt in Verbindung mit einem Reformer zur Verfügung gestellt werden. Der Reformer erhöht zwar die Eigenmasse eines solchen Fahrzeuges, bietet aber die Möglichkeit, auch flüssige Kohlenwasserstoffe für die Elektroenergieerzeugung zu verwenden, die gegebe­ nenfalls in größerer Menge an einem solchen erfin­ dungsgemäßen Zweiwegefahrzeug, z. B. in einem Tank mitgeführt werden können, so daß die Reichweite ent­ sprechend vergrößert werden kann.

Durch den nahezu vollständigen Wegfall einer mechani­ schen Kraftübertragung kann die Fahrzeugeigenmasse erheblich reduziert werden, was sich wiederum auf die Fahreigenschaften und die Wirtschaftlichkeit des er­ findungsgemäßen Zweiwegefahrzeuges auswirkt.

Insbesondere durch den Antrieb des Schienenfahrwerkes mittels Elektroenergie, kann dieses Fahrgestell ge­ genüber den bekannten Lösungen wesentlich einfacher, innovativer konstruiert werden, wodurch Freiräume geschaffen sind, die andere Komponenten, z. B. dem Mechanismus für das Anheben und Absenken, größere Gestaltungsfreiräume lassen.

So kann beispielsweise bei einem Fahrwegwechsel von Straße auf Schiene dieser Vorgang elektronisch ge­ steuert und pneumatisch realisiert werden. Hierfür können bekannte Luftfederungssysteme mit Gummibälgen und eine als Lifteinrichtung dienende Federspeicher­ einheit, die mechanisch verriegelbar ist, in Kombina­ tion verwendet werden. Dabei müssen die Fahrwerke, zumindest jedoch ein Fahrwerk ohnehin gefedert wer­ den, so daß der Aufwand verringert werden kann. Beim Anheben bzw. Absenken des Fahrwerks für den schienen­ gebundenen Betrieb eines erfindungsgemäßen Fahrzeu­ ges, wird die Luftfederung mit dem Federspeicher über elektronisch schaltbare Ventile verbunden, so daß ein Befüllen bzw. Entleeren der Federspeichereinheit auf diesem Wege möglich ist.

Die bereits erwähnten Radnabenmotoren, die erfin­ dungsgemäß verwendet werden können, sind im Kraft­ fahrzeugbereich bereits bewährt und es stehen außer­ dem Komponenten für deren Steuerung (Leistungselek­ tronik) zur Verfügung, die ohne weiteres verwendet werden können.

Außerdem können die aus dem Fahrzeugbau bekannten elektronischen Systeme, wie z. B. ein Antiblockiersy­ stem, eine Antischlupfregelung oder Diagnosesysteme ohne weiteres beibehalten und unabhängig von den je­ weiligen Einsatzbedingungen auf Straßen oder Schienen benutzt werden.

Durch das mögliche Konzept mit einer relativ hohen Anzahl angetriebener Räder, kann, wie bereits ange­ deutet, eine elektronische Allradlenkung während des Straßenbetriebes realisiert werden. Diese Tatsache wirkt sich insbesondere positiv beim Einspurvorgang eines erfindungsgemäßen Zweiwegefahrzeuges durch die gute Manövrierfähigkeit des Fahrzeuges aus, so daß die erforderliche Zeit verringert werden kann. Außer­ dem kann dieser Vorgang auch zumindest durch ein ge­ wisses Maß an Automatisierung unterstützt werden, indem Farbmarkierungen und optische Sensoren in Ver­ bindung mit einer Erkennungssoftware verwendet wer­ den. Solche Farbmarkierungen sind dann im Einspurbe­ reich der Gleise vorhanden, die von den Sensoren er­ kannt werden können, deren Signale wiederum die elek­ tronische Steuerung der Elektromotore beeinflußt. Anstelle der optischen Sensoren, kann aber auch eine elektronische Bildverarbeitung für diesen Zweck ver­ wendet werden.

Nachfolgend soll die Erfindung an einem Beispiel nä­ her erläutert werden.

Dabei zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Beispiels eines erfindungsgemäßen Zweiwegefahrzeuges.

In der Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines mögli­ chen Aufbaus eines Beispiels eines erfindungsgemäßen Zweiwegefahrzeuges schematisch wiedergegeben.

Bei diesem Fahrzeug verfügen die beiden Fahrwerke über jeweils einzeln mit Radnabenmotoren 4 und 5 an­ getriebene Räder 6 und 7, die über stromführende Lei­ tungen (mit durchgezogenen Linien dargestellt) mit der zentralen Elektroenergieversorgungseinheit, die bei diesem Beispiel aus einem Dieselmotor 1 und einem Generator 2 und elektronischen Steuerungen 3 und 3' verbunden sind.

Die Steuerung der Radnabenmotoren 4 bzw. 5 kann über Signalleitungen (gestrichelt dargestellt) zentral von den elektronischen Steuerungen 3 bzw. 3' oder zusätz­ lichen eigenen Steuerungen für jeden der Radnabenmo­ tore 4 oder 5 an den einzelnen Rädern 6 bzw. 7 geson­ dert in nicht dargestellter Form erfolgen. Mittels der elektronischen Steuerungen kann nicht nur die Antriebsdrehzahl sondern auch die Drehrichtung beein­ flußt werden.

Vom Generator 2 kann je nach Bedarf eine Gleich- bzw. eine Wechselspannung zur Verfügung gestellt werden, die gegebenenfalls gleichgerichtet wird und in dieser Form bei hierfür geeigneten Antriebsmotoren und auch für das normale Bordnetz eines solchen Fahrzeuges verwendet werden.

In ebenfalls nicht dargestellter Weise kann ein Elek­ troenergiespeicher (Batterie) in den Stromkreis ge­ schaltet werden, wobei eine Reihen- oder Parallel­ schaltung gewählt werden kann. In diesem Fall kann die Elektroenergieversorgung des normalen Bordnetzes aus dem Elektroenergiespeicher erfolgen, so daß kein zusätzlicher Aufwand erforderlich ist.

Der Dieselmotor 1 kann außerdem weitere Aggregate, wie dies schematisch angedeutet ist, antreiben, die für den Betrieb eines Fahrzeuges erforderlich sind.

Claims (11)

1. Zweiwegefahrzeug zur Beförderung von Personen oder Frachten, mit einem zumindest an einer Ach­ se angetriebenen, mit bereiften Rädern versehen­ em Fahrwerk und einem zweiten anhebbaren und absenkbaren für einen Schienenbetrieb geeigneten Fahrwerk, die getrennt voneinander antreibbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb der beiden Fahrwerke aus einer zentralen Elektroenergieversorgungseinheit (1, 2), einer elektronischen Steuerung (3, 3') und zumindest einem Elektromotor (4, 5) für jedes der beiden Fahrwerke besteht.

2. Zweiwegefahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an jeweils mindestens einer Achse der beiden Fahrwerke ein Elektromotor (4, 5), diese antreibend, angeord­ net ist.

3. Zweiwegefahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Elektromotoren (4, 5) an einer angetriebenen Achse der beiden Fahrwerke vorhanden sind.

4. Zweiwegefahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektromotore (4, 5) als Radnabenmotoren ausgebildet sind.

5. Zweiwegefahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an allen Rädern (6, 7) Radnabenmotore (4, 5) vorhanden sind.

6. Zweiwegefahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Elektromo­ tor (4, 5) einzeln steuerbar ist.

7. Zweiwegefahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroener­ gieversorgungseinheit aus einer Verbrennungs­ kraftmaschine (1) und einem Generator (2) be­ steht.

8. Zweiwegefahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroener­ gieversorgungseinheit aus einer Brennstoffzelle besteht.

9. Zweiwegefahrzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroenergie­ versorgungseinheit aus einem Reformer und einer Brennstoffzelle besteht.

10. Zweiwegefahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in den Radnaben­ motoren (4, 5) Scheibenbremsen integriert sind.

11. Zweiwegefahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Schienen­ fahrwerk pneumatisch mittels einer mechanisch verriegelbaren Federspeichereinheit, die mit pneumatischen Federungssystemen der beiden Fahr­ werke zusammenwirkt, anheb- bzw. absenkbar ist.