Carroceria

Carroceria de uma unidade múltipla SNCF Z 8100 com design diferencial

A estrutura de um vagão de trem , vagão ou locomotiva é referido como um corpo automóvel ou locomotiva corpo . As carrocerias dos vagões ou locomotivas podem ser construídas em uma estrutura ou autossustentáveis na base giratória do bogie .

O termo carroceria foi originalmente usado para a construção de qualquer veículo com várias pistas , como uma carruagem ou carruagem puxada por cavalos .

Métodos de construção

Nos primeiros anos da ferrovia, os vagões de passageiros eram construídos em madeira sobre uma estrutura sólida (a maioria feita de ferro). Desde a década de 1920, as carrocerias dos carros são feitas de materiais metálicos.

Construção da moldura

Vista do interior da carroceria de um carro de aço leve SBB da fase de construção da carcaça, 1937

É a construção mais antiga. Aqui, uma estrutura sólida (também conhecida como estrutura inferior) é feita primeiro, que absorve todas as forças de tração e impacto, e à qual o chassi e também o dispositivo de tração e impacto são fixados. A estrutura deve ser correspondentemente maciça e geralmente é feita de vigas de aço rebitadas ou soldadas. Nos primórdios da ferrovia, a madeira dura e o ferro fundido também eram usados para as estruturas dos vagões, mas nenhum deles provou seu valor. A carroceria real do carro é colocada neste quadro. Isso pode ser muito mais leve do que a estrutura estável, pois a estrutura precisa apenas se manter unida. No entanto, em caso de acidentes, essa construção leve regularmente fazia com que a carroceria de madeira do carro fosse separada do chassi e literalmente esmagada. Como resultado, a carroceria do carro também era feita de aço, o que tornava o carro como um todo mais estável, mas também muito mais pesado.

A construção da estrutura ainda é comum hoje em dia para vagões de carga.

Construção autoportante

Construção autoportante significa o uso de uma carroceria que não tem uma estrutura / estrutura inferior; a carroceria do carro pode absorver as forças de tração e impacto. Via de regra, é construído como um tubo quadrado no qual aberturas em forma de portas e janelas de fita são feitas nas laterais. O protótipo de carro de aço leve desenvolvido pela SWS - que foi concluído em 1935 - pesava apenas 25 toneladas (versão de série 29-30 toneladas), enquanto um carro semelhante com uma estrutura e caixa de aço no design convencional normalmente pesava cerca de 40 toneladas. Essa construção em aço muito mais leve também deu origem ao termo “vagão de aço leve”. A construção autossustentada requer boa tecnologia de soldagem e só foi capaz de se estabelecer em todas as áreas após a Segunda Guerra Mundial .

Hoje em dia as caixas autoportantes são a regra, é feita uma distinção entre três métodos de construção diferentes:

Construção diferencial

No caso de construção de diferencial ou caixa bruta, um esqueleto de aço ou alumínio de suporte de carga é criado primeiro, no qual folhas não de suporte de carga são então fixadas para revestimento . O design diferencial é o método mais simples e barato de criar uma carroceria e foi usado como padrão na fabricação de veículos de 1930 ao final dos anos 1980. Mesmo os carros com estrutura de madeira receberam uma nova superestrutura na década de 1950 por construção diferenciada, fazendo surgir o vagão de conversão das Ferrovias Federais Alemãs e o Spantenwagen para as Ferrovias Federais Austríacas . Hoje o diferencial da construção é utilizado na área de ferrovias principais na fabricação de carrocerias para pequenas séries e para construções especiais; No caso dos eléctricos, por outro lado, continua a ser muito utilizado para poder garantir uma reparação mais simples e económica após uma eventual colisão com veículos rodoviários. Os painéis externos podem amolgar em caso de acidente e são substituídos. Os parafusos necessários para isso são cobertos por tiras ou dispostos fora do campo de visão real. A construção do diferencial com uma estrutura de aço permite carrocerias com paredes mais finas do que a construção integral com alumínio, o que é particularmente importante para veículos com um perfil de folga estreito .

Construção integral

O ICE 3 possui carrocerias integradas; as cabeças aerodinâmicas têm um design diferenciado

Na construção integral, são usados perfis extrudados que se estendem por todo o comprimento da carroceria do carro e têm larguras de cerca de meio metro. Antes da montagem, os recortes para as janelas são feitos por meio de uma fresadora no caso de carrocerias para ônibus de passageiros ; Depois de soldados, eles são expandidos para seu tamanho nominal novamente usando uma fresadora . A parte inferior também é feita de perfis extrudados, de modo que uma carroceria autoportante é criada. As ranhuras são criadas na parte inferior para permitir a montagem da carroceria do carro nos bogies e a fixação de componentes como transformadores ou motores de tração no piso inferior. No caso das locomotivas, a carroceria do carro é aberta na parte superior porque os componentes de acionamento são montados após a carroceria do carro ter sido concluída e a locomotiva de outra forma não poderia ser montada. A estrutura do telhado consiste então em folhas de alumínio leves sobre as quais, nas locomotivas elétricas, ainda estão fixados pantógrafos . Com a construção integral, a rigidez da carroceria do carro é alcançada por meio da estrutura dos perfis extrudados, de modo que nenhum elemento de suporte de carga adicional seja necessário e uma construção leve seja possível. A construção integral é, geralmente em conexão com o alumínio como material, o método de construção usado como padrão hoje em dia para a construção de carrocerias de automóveis.

Construção composta

O Tilting Train Express fabricado pela Hyundai Rotem tem carrocerias híbridas

A construção composta é semelhante à construção diferencial: o revestimento não resistente é fixado a uma estrutura resistente feita de materiais metálicos; Em contraste com o design diferencial, no entanto, eles são feitos de materiais não metálicos. A construção híbrida também pode ser atribuída à construção composta; Painéis feitos de alumínio e plástico reforçado com fibra de carbono são fixados em uma estrutura de aço . No curso dos esforços de construção leve, esse tipo de construção é visto como promissor. Por exemplo, com o Next Generation Train, a DLR projetou um trem com uma estrutura de carroceria em forma de favo de mel , que é complementada em cada extremidade do vagão por áreas que podem ser deformadas sob os efeitos da colisão.

Otimização de falhas

No passado recente, os designs de carrocerias de automóveis foram continuamente otimizados em relação aos aspectos de segurança em caso de acidentes. O ponto de partida para este desenvolvimento foi a publicação da norma EN 15227 de 41 páginas com o título “Requisitos para a segurança de colisão de carrocerias de veículos ferroviários” em meados de 2008. Esta norma tem vários predecessores. O fator decisivo foi o projeto de investigação SAFETRAIN, financiado pela Comissão Europeia e pela UIC, que terminou em 2011. Os acidentes de colisão de referência foram derivados de uma análise à escala europeia de acidentes de colisão, que abrange a maioria de todos os acidentes de colisão. Isso foi usado para criar simulações de computador que determinaram o arranjo ideal dos componentes de absorção de energia. Os resultados foram então validados com testes de colisão, que foram finalmente publicados em 2008 na norma DIN EN 12663-1 "Requisitos de resistência para carrocerias de veículos ferroviários", que existe desde 2000. A SAFETRAIN focou em ferrovias de linha principal, de modo que outros cenários foram considerados em projetos posteriores, como SAFETRAM até 2004 e SAFEINTERIORS até 2010.

Antes da entrada em vigor desta norma, eram definidas apenas a capacidade de absorção de energia de dispositivos de impacto, como amortecedores, e a capacidade de absorção de forças longitudinais da carroceria. Quando dois trens colidem, essas forças são atingidas a velocidades de 10 a 15 quilômetros por hora. O comportamento do corpo do carro além da força de dimensionamento não foi regulamentado; apenas as paredes das extremidades devem ser projetadas para serem particularmente resistentes. Em caso de acidentes, a carroceria do carro costumava ser torcida antes ou depois do primeiro bogie; em outros casos, a carroceria do carro subiu e se separou dos bogies. Isso resultou em um risco para os passageiros, especialmente com várias unidades. A norma DIN EN 15227, que hoje deve ser cumprida para todos os novos registros de veículos ferroviários e elétricos, define diferentes cenários que um trem deve suportar sem prejudicar o espaço de sobrevivência do motorista e passageiros. Os cenários dependem do tipo de veículo; os seguintes acidentes de referência se aplicam aos veículos da linha principal:

Colisão com um veículo idêntico estacionário a uma velocidade de 36 km / h
Impacto em vagão de carga estacionário com massa de 80 t a uma velocidade de 36 km / h
Colisão com caminhão em passagem de nível à velocidade de 110 km / h (com 15 t na área atingida)
Colisão com um carro em uma passagem de nível

Os veículos elétricos devem atender aos seguintes parâmetros de acordo com EN 15227:

Colisão com um veículo idêntico estacionário a uma velocidade de 15 km / h
Impacto em um obstáculo sólido com massa de 3 t a uma velocidade de 25 km / he um ângulo de 45 °

Os veículos podem ser classificados em diferentes categorias de projeto de segurança de colisão CI a C-IV. Por exemplo, na categoria CI é previsto um impacto a 36 km / h, na categoria C-III, por outro lado, a um máximo de 25 km / h (nos cenários 1 e 2 para veículos idênticos ou vagões de carga fixos).

Antes de o padrão entrar em vigor, a cabeça de um veículo era perfeitamente integrada à estrutura da carroceria. Nos veículos ferroviários de hoje, a estrutura real da carroceria do carro fecha na frente da cabine do motorista. A cabina do condutor encontra-se agora numa gaiola de segurança deformada de forma controlada e que garante a sobrevivência do condutor. Com os vagões, agora existem zonas de deformação e elementos de proteção anti-escalada em cada carroceria, especialmente entre os vagões individuais, de modo que a energia do impacto pode ser distribuída por todo o trem e evita dobras na carroceria.

Efeitos da DIN EN 15227 no design de unidades múltiplas
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