CN212022626U - 用于轨道车辆的散热的设备和轨道车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于轨道车辆的散热的设备，包括车厢，其具有限定空间边界的壁部，壁部包括多个独立的空气通道，一种空气通道具有流入口，并且一种空气通道具有流出口，并且具有流入口的空气通道和具有流出口的空气通道流体技术地相互耦连。设备还包括电子器件容器，其设计用于容纳用于轨道车辆的电子部件，并且电子器件容器与壁部耦连，并且电子器件容器具有输出口和输入口，输出口与壁部的流入口流体技术地耦连，并且输入口和壁部的流出口流体技术地耦连，使得电子器件容器、具有流入口的空气通道和具有流出口的空气通道构成闭合的流动回路。设备还包括风扇单元，其与电子器件容器和/或壁部耦连并且设置用于在流动回路中产生空气流动。

Description

用于轨道车辆的散热的设备和轨道车辆

技术领域

本实用新型涉及一种用于轨道车辆的散热的设备和一种轨道车辆。

背景技术

轨道车辆具有许多电子部件，这些电子部件安装在柜子或箱体中并且带来一定的损耗功率并且辐射出热量。为了确保此类部件的可靠运行，通常需要提供冷却并且将由电子部件辐射出的热量导出。在这种情况下，需要同时考虑防火规定和必要时的用于冷却空气的过滤系统，以便提供安全的散热。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于轨道车辆的散热的设备和一种轨道车辆，所述设备和轨道车辆能够实现被加热的空气的安全、可靠且低成本的散热。

所述技术问题按照本实用新型通过一种用于轨道车辆的散热的设备和一种轨道车辆解决。

根据第一方面，用于轨道车辆的散热的设备包括车厢，所述车厢具有限定空间边界的壁部，所述壁部包括多个独立的空气通道，其中，第一空气通道具有流入口，并且第二空气通道具有流出口，并且具有流入口的第一空气通道和具有流出口第二的空气通道流体技术地相互耦连。

所述设备还包括电子器件容器，所述电子器件容器设计用于容纳用于轨道车辆的电子部件并且与所述壁部耦连。所述电子器件容器具有输出口和输入口，其中，所述输出口与壁部的流入口流体技术地耦连，并且所述输入口和壁部的流出口流体技术地耦连。所述电子器件容器、具有流入口的空气通道和具有流出口的空气通道构成闭合的流动回路。所述设备还包括风扇单元，所述风扇单元与电子器件容器和/或壁部耦连。所述风扇单元设置用于在流动回路中产生空气流动。

借助所述设备的描述的构造可以安全、可靠且低成本地将被加热的空气的热量导出。所述设备利用长形延伸的空腔和位于空腔中的空气体积实现有效率的散热。这种设备尤其适合用在这样的轨道车辆中，该轨道车辆通常包括多个具有挤压型材的车厢，挤压型材具有这种未利用的空腔。通过所述设备可以实现对轨道车辆的电子部件的有效率的冷却。这可以有助于轨道车辆的可靠和低成本的运行。

为了无摩擦的列车运行需要越来越多的电子部件、例如电子控制装置、列车安全装置或数据处理部件，这些电子部件安装在电子器件容器、例如柜子或箱体中。在轨道车辆中，这样的柜子和箱体用于保护电子部件不受外部影响、例如潮湿或电磁兼容性的影响。这种柜子或箱体例如在轨道车辆中安装在顶部上或地板下。

即使电子部件被改进并且产生越来越少的损耗功率、即这些电子部件自身的效率被改善，但电子部件的使用增加却导致这些电子部件的绝对的总损耗功率仍然增加。在本申请中，电子部件还包括电气的和机电的部件，这些部件通常需要足够的冷却或散热，以便能够确保相应的按照规定的功能。

位于柜子或箱体中的例如具有达到500W的总损耗功率的电子器件能够可靠地通过对流冷却。在这种情况下，辐射出的热能还可以足够好地通过自由对流释放到柜子或箱体的外侧。但形成热点或局部热点的风险相对较高。这些热点可能导致使用寿命受限并且在某些情况下也可能导致电子部件紧急关闭。

借助质量流实现的冷却能够将热量从损耗功率密度为大约500W-1300W的电气柜或电气箱排出。但这需要从乘客车厢、驾驶台或环境中吸入空气，这有携带污染物的风险。还需要额外的过滤系统及其维护，并且这会导致更复杂的结构和更高的费用。此外，用于冷却的空气例如不允许被排到乘客车厢中，因此需要提供另外的通风设计。在没有专门结构的情况下也不能保证对防火的要求，这样的结构用于在火灾中安全且可靠地关闭存在的开口。此外，由于存在通风口，轨道车辆的乘客和驾驶员受到的噪声干扰增加。

通过独立的热交换器进行冷却能够实现在具有大约1000W的损耗功率密度的电气柜和电气箱中的散热。内部空气不与环境接触，但热交换器的处于外部的部件受到污染，从而维护需求增大。此外还存在用于热交换器的额外的空间需求。

借助所述的设备能够实现有效率的、低成本和环保的散热。所述设备利用车厢，并且位于车厢中的、隔开的空腔用作热交换器。以此方式，可以实现简单、安全和可靠的散热，并且有助于提高布置在电子器件容器中的电子部件的使用寿命。

所述设备的例如形式为柜子或箱体的电子器件容器形成相对于周围环境封闭的用于安装在其中的电子部件的结构，从而例如针对防火技术的规定，不需要或仅需要相对较小的耗费。借助这种设备可以实现扩大的封闭结构，从而闭合的流动回路和能在该流动回路中产生的空气流动与环境隔开。因此，由于电子设备损坏而在某些情况下产生的烟雾被限制在该闭合的流动回路中并且例如与轨道车辆的车厢的内部空间隔离。因此，基于防火规定的要求较低，从而进一步有助于费用特别低的散热。

将车厢用作热交换器提供相对较大的散热面积，尤其因为整体由铝构造的传统车厢具有许多未利用的空腔，这些空腔可以借助所述设备有针对性地用于将热量导出的空气流动。这样的车厢例如在底部区域中具有长形延伸的挤压型材，该挤压型材具有大的空腔和相应的空气容积。这些空腔形成相应的空气通道，这些空气通道通过起稳定作用的隔板流体技术地彼此隔开。通过所述设备，空气通道被利用并且优选较多地适宜地流体技术地相互连接，以便形成较长的连续的空气通道并且能够实现有效率的散热。用于过滤空气或关于防火规定的措施被省去。

根据所述设备的扩展设计，具有流入口的第一空气通道和具有流出口的第二空气通道构成壁部内的同一空气通道。这种具有长形的、例如在一端具有流入口并且在另一端具有流出口的空气通道的设计方案例如在相应地构造和布置的电子器件容器中是适宜的，这种电子器件容器例如以较窄的柜子的形式在车厢的内部空间中布置在空气通道的上方。

根据所述设备的优选的扩展设计，具有流入口的空气通道和具有流出口的空气通道分别构成壁部内的独立的空气通道。在这种情况下，独立的空气通道可以设计为彼此直接相邻并且通过隔板彼此隔开，其中，隔板具有开口，该开口形成相邻的空气通道之间的流体技术上的耦连。备选地，独立的空气通道可以设计为彼此间隔并且通过流体技术上的桥接件彼此耦连。

根据特别优选的扩展设计，所述设备包括桥接件，所述桥接件形成具有流入口的空气通道和具有流出口的空气通道之间的流体技术上的耦连。这样的桥接件例如可以实施为构成桥式通道的并且将空气通道流体技术地彼此连接的管连接件或软管。在这种情况下，空气通道分别具有相应的耦连孔，这些耦连孔也可以在适应运行规定的空气流动方面称为流入口或流出口。

根据另外的特别优选的扩展设计，所述设备包括多个空气通道，这些空气通道分别具有各自的流入口和各自的流出口，这些各自的流入口和各自的流出口流体技术地相互耦连；所述设备还包括多个桥接件，这些桥接件之一分别形成多个空气通道中的两个空气通道之间的相应的流体技术上的耦连。

例如，在车厢中设有四个相对较小的孔洞，预设的高功率的风扇单元通过这些孔洞将空气从电子器件容器吹入或吸入车厢中或壁部的空气通道中。根据该示例，电子器件容器在一端的底部中具有开口，该开口作为电子器件容器的输出口与第一空气通道的流入口流体技术地耦连。第一空气通道具有距流入口尽可能远的流出口，该流出口与第二空气通道的流入口形成流体技术上的连接。第二空气通道相应地具有流出口，该流出口与电子器件容器的输入口流体技术地耦连，电子器件容器的输入口例如在电子器件容器的另外的端部处构造在底部中。因此，在电子器件容器和车厢内形成了闭合的流动回路。

相对于电子器件容器在车厢上或车厢中的适应运行的布置方式优选在上部区域中从电气柜吸入空气。桥式通道可以实现吸入的空气朝柜子或电子器件容器流回。

所述设备的描述的工作方式也可以为地板下的部件或在车厢的顶部上实现。此外也可以实施为端壁柜子，因为传统车厢的端壁通常也具有由铝制成的拉伸的空心型材，空心型材和位于其中的空气体积能够实现有利的散热。如果靠近顶部布置，则必要时需要考虑由于太阳辐射引起的能量输入。在此，所述设备可以具有提供遮蔽的元件，以便提供相应的遮蔽。

根据所述设备的一种扩展设计，所述壁部包括挤压型材件，所述挤压型材件具有多个独立的空气通道并且构成车厢的底部、端壁、顶部或侧壁的至少一部分。

根据另外的扩展设计，所述设备包括另外的风扇单元，所述另外的风扇单元与电子器件容器和/或壁部耦连并且设置用于在流动回路中产生空气流动。借助相应的风扇单元，可以产生强制的空气循环并且有助于有效率的散热。借助于两个或两个以上的风扇单元可以产生由电子器件容器和车厢的壁部构成的闭合回路内的特别可靠且稳定的空气流动。此外可以有助于更低的噪声排放。

一个风扇单元例如布置在电子器件容器和壁部之间的第一耦连接口中，该第一耦连接口构成从电子器件容器流出的流动技术上的输出口，并且另一个风扇单元布置在第二耦连接口中，该第二耦连接口构成流回到电子器件容器中的流动技术上的输入口。备选地，风扇单元可以布置在桥接件内，或者如果额外地设有另外的风扇单元则将其布置在桥接件内。这种桥式通道内的风扇单元在某些情况下可以更容易地接近并且能够实现风扇单元的简单的维护或简单的更换。

借助所述的设备可以明显提高封闭的电气柜或电气箱中可承受的、设定的损耗功率。例如，在轨道车辆的车厢的通常的几何形状中，通过具有两条分别长数米的空气通道的简单回路可以将额外的50W/m的损耗功率导出。因此，可能的热量输出明显改善，并且电子部件仍然封闭在电子器件容器中，从而在适应运行的状态下不产生从外部或向外部的污染。如果相应的限定空间边界的壁部具有相应的空腔如挤压成形的空心型材的空腔，则可借助所述设备实施的散热原理可以在车厢的顶部上、地板下、侧壁或端壁处实现。

在此不需要空气过滤器，并且由于闭合的、与环境隔绝的流动回路符合防火规定的要求也较少。此外，所述设备能够实现简单、省时且低成本的维护以及减少的噪声排放。此外，由于有效地利用了现有资源，因此基本上也不需要额外的空间。因此，所述设备能够以简单的方式补充装备在已有的车辆系统中并且能够以较低的制造耗费事后安装在具有整体结构的车辆中。

根据另外的方面，轨道车辆包括前述的用于散热的设备的设计方案，所述设备与轨道车辆的车厢耦连。所述设备可以尤其包括车厢的车厢地板中、地板下、侧壁中、端壁中和/或顶部上的空间并且通过可用的空间实现有利的且低成本的散热。通过所述轨道车辆包括前述设备的设计方案，所述设备的描述的特性和特征如果适用的话还针对轨道车辆公开，并且反之，所述轨道车辆的描述的特性和特征如果适用的话还针对所述设备公开。

附图说明

以下根据示意性的附图详细描述本实用新型的实施例。在附图中：

图1示出具有用于散热的设备的轨道车辆的示意图，

图2示出用于散热的设备的实施例的示意性视图，

图3示出用于散热的设备的另一实施例的立体视图，

图4和图5示出用于散热的设备的另外的实施例的不同视图，以及

图6和图7示出用于散热的设备的另外的实施例的不同视图。

具有相同构造和功能的元件在所有附图中设有相同的附图标记。出于视野原因，必要时不是所有元件在全部附图中都标记以相应的附图标记。

具体实施方式

图1示出具有设备10的轨道车辆1的示意性侧视图，该设备10包括用于容纳轨道车辆1的电子部件的电子器件容器15和限定空间边界的壁部11，壁部11在所示的实施例中形成轨道车辆1的车厢的底部。如下文根据图2至图7所描述的那样，设备10能够实现，将加热的空气的热量安全、可靠且低成本地从电子器件容器15导出。

电子器件容器15例如是柜子或箱体，在柜子或箱体中布置有用于轨道车辆1的列车运行的电子部件。这类电子部件例如包括电子控制装置、列车安全装置、数据处理部件和/或其它电气构件和/或机电构件。电子器件容器15用于保护电子部件不受外部影响。如图1和图2中所示，电子器件容器15可以是车厢的内部空间22中挨着侧壁或端壁的柜子。备选地，电子器件容器15例如作为箱体布置在底部12中或底部12下方或者布置在车厢的顶部上。

图2示出了设备10的垂直于车厢的纵向延伸方向的剖面图。根据图2，用于轨道车辆1的散热的设备10具有车厢，该车厢具有限定空间边界的壁部11，所述壁部11包括多个独立的空气通道19，其中，一个空气通道19具有流入口162，并且一个空气通道19具有流出口182。具有流入口162的空气通道19和具有流出口182的空气通道19彼此流体技术地耦连。

设备10还包括电子器件容器15，电子器件容器15与壁部11耦连并且具有输出口161和输入口181，其中，输出口161与一个空气通道19的流入口162流体技术地耦连，并且输入口181与另一个空气通道19的流出口182流体技术地耦连，从而电子器件容器15、具有流入口162的空气通道19和具有流出口182的空气通道19构成闭合的流动回路。设备10还包括风扇单元17，风扇单元17与电子器件容器15和/或壁部11耦连并且设置用于在流动回路中产生空气流动。

设备10利用长形延伸的空腔和位于空腔中的空气体积实现有效率的散热，并且设备10尤其适用于通常具有多个具备这种空腔的车厢的轨道车辆1。车厢的壁部11具有挤压型材件13，挤压型材件13包括多个空气通道19，这些空气通道19通常通过起稳定作用的隔板流体技术地彼此隔开。在电子器件容器15和挤压型材件13之间例如布置有隔离层，该隔离层形成或参与形成车厢的地板12。

通过所描述的设备10可以实现电子器件容器15中的电子部件的有效率的冷却并且由此有助于轨道车辆1的安全、低成本且环保的运行。

优选地，在电子器件容器15的上部区域中设有吸气口14，该吸气口14与电子器件容器15的输出口161形成流动技术上的连接。在本申请中，“上”、“下”、“上方”、“下方”参考轨道车辆1或设备10的适应运行和运行准备就绪的状态。通过箭头示出由风扇单元17产生的空气流动在闭合的流动回路中的流动方向。由于电子器件容器15中的电子部件的运行而被加热的空气通过吸气口14被吸入并且穿过输出口161、底部12和流入口162流入空气通道19中。吸入的空气通过该空气通道19和相对于另一空气通道19的流体技术地的耦连件流入该另一空气通道19中并且穿过所属的流出口182、底部12、风扇单元17旁边的输入口181流回到电子器件容器15中。在沿着流动回路的途中，加热的空气将热量释放到环境中并且经冷却后流回到电子器件容器15中。

图3示出设备10的立体图，该透视图例如表示图2中所示的元件中的一部分元件的视图。电子器件容器15与挤压型材件13耦连。空气流动方向由细箭头示出，而散热由粗箭头示出。两个空气通道19的流体技术的耦连通过桥接件20实现，该桥接件例如布置在挤压型材件13的上侧，该上侧在运行状态下朝向车厢的内部空间22。

桥接件20例如具有软管和/或管子，该软管和/或管子与相应的空气通道19的相应的开口流体技术地耦连并且形成流体技术上的桥式通道。将这种桥接件20布置在壁部11或挤压型材件13的上侧上能够简单地接触到并且因此有助于低耗费的维护。此外根据这种设计方案，设备10能够以简单且低成本的方式集成在现有的列车系统中并且可以被加装在相应的车厢中。

传统车厢是轨道车辆1的列车车厢的作为焊装结构的骨架并且通常相对于规定的行驶方向具有数米的长形的延伸量。相应地，同样通常沿纵向延伸的空气通道19具有数米的长度。

例如，空气通道19具有5m的长度，从而最大可能的往返流动路程为10m。因此，大约2.5m²的面积可以用于散热。通过相应地设置风扇单元17可以获得较高的流速，由于该较高的流速，散热基于更大的传热系数更有效率。与车厢的几何形状相关的估计的压降例如为大约250Pa，并且在体积流充足的情况下，借助简单的斜流风扇可以容易地克服该压降。由此，可能的热能释放从大约500W增加到大约750W，其中，电子器件容器15中的电子部件可靠且安全地与环境隔绝。关于通常的车厢几何形状，在流动回路实施为简单的具有两条空气通道19的往返回路的情况下，通过设备10可以实现每米车厢长度大约50W的散热。在设有多个回路的情况下，该值可以倍增(参见图7)。

图4和图5示出了设备10的另外的实施例，其中，在车厢的内部空间22中布置有桥接件20。图4示出流动回路的剖面图，并且图5示出示意性的俯视图。电子器件容器15作为位于地板下或挤压型材件13下方的箱体与车厢耦连。加热的空气通过电子器件容器15的输出口161和流入口162进入第一空气通道191中并且流向桥接件20。温度已经较低的空气通过桥接件20流入第二空气通道192朝电子器件容器15流回并且散热后通过第二空气通道192的流出口182和输入口181进入电子器件容器15中。第一空气通道191具有流入口162和与桥接件20耦连的流出口，该流出口通过桥式通道与第二空气通道192的流入口形成流动技术上的连接。因此，第一空气通道191和第二空气通道192具有各自的流入口和流出口，从而基本上以车厢中的四个通孔、电子器件容器15和桥接件20通过相对较大的未利用的空气体积能够实现流动回路。

桥接件20实施为独立的部件，该独立的部件可以在合适的位置处形成两个空气通道19之间的桥式通道。例如，如图4和图5所示，桥接件20布置在挤压型材件13的上侧上。备选地，根据设备10的另外的设计方案，桥接件20也可以在下方或端侧与挤压型材件13耦连。

图6和7示出设备10的另外的实施例，其中，在车厢的内部22空间中设有多个桥接件201、202、203，并且多个空气通道191、192、193、194流体技术地彼此连接。图6示出流动方向的剖面图，并且图7示出示意性的俯视图。加热的空气通过电子器件容器15的输出口161和流入口162进入第一空气通道191中并且流向第一桥接件201。温度已经较低的空气通过第一桥接件201进入第二空气通道192并流向第二桥接件202，并且通过第二桥接件202流入第三空气通道193并流向第三桥接件203。温度降低的空气通过第三桥接件203继续流入挤压型材件13的第四空气通道194中并朝电子器件容器15流回，并且穿过第四空气通道194的流出口182和电子器件容器15的输入口181进入该电子器件容器15中。因此，空气通道191-194分别具有各自的流入口和流出口并且与桥接件201-203共同构成较长且容积较大的流动回路，以便更有效率地将由于电子器件容器15中的电子部件的运行产生的热量导出。

因此，借助所描述的设备10可以提高封闭的电子器件容器15中的可承受的、装备的损耗功率并且可靠地将其导出。关于具有挤压型材件13的车厢的通常的几何形状，借助简单的回路(参见图5)能够实现大约50W/m的散热。因此，散热得以改善，并且电子部件仍封闭在电子器件容器15中，从而不产生从外向内和从内向外的污染。如果顶部、地板下、侧壁和端壁具有相应的空气通道19，则借助设备10所实现的散热原理还可以用在顶部、地板下、侧壁和端壁上。由于闭合的流动回路与环境隔绝的结构，不需要空气过滤器并且符合防火规定的要求也较少。此外，由于设备10利用基本上现有的、未利用的空腔来提供有效率且环保的冷却，因此噪声排放较少并且几乎不需要额外的空间。

附图标记列表

1 轨道车辆

10 设备

11 壁部

12 底部

13 挤压型材件

14 吸气口

15 电子器件容器

161 输出口

162 流入口

17 风扇单元

181 输入口

182 流出口

19 空气通道

191 第一空气通道

192 第二空气通道

193 第三空气通道

194 第四空气通道

20 桥接件

201 第一桥接件

202 第二桥接件

203 第三桥接件

22 内部空间

Claims (11)

1.一种用于轨道车辆(1)的散热的设备(10)，所述设备包括：

-车厢，所述车厢具有限定空间边界的壁部(11)，所述壁部(11)包括多个独立的空气通道(19)，其中，一种空气通道(19)具有流入口(162)，并且一种空气通道(19)具有流出口(182)，并且具有流入口(162)的空气通道(19)和具有流出口(182)的空气通道流体技术地相互耦连；

-电子器件容器(15)，所述电子器件容器设计用于容纳用于轨道车辆(1)的电子部件，并且所述电子器件容器与所述壁部(11)耦连，并且所述电子器件容器(15)具有输出口(161)和输入口(181)，其中，所述输出口(161)与壁部(11)的流入口(162)流体技术地耦连，并且所述输入口(181)和壁部(11)的流出口(182)流体技术地耦连，使得所述电子器件容器(15)、具有流入口(162)的空气通道(19)和具有流出口(182)的空气通道(19)构成闭合的流动回路；和

-风扇单元(17)，所述风扇单元与电子器件容器(15)和/或壁部(11)耦连并且设置用于在所述流动回路中产生空气流动。

2.根据权利要求1所述的设备(10)，其特征在于，具有流入口(162)的空气通道(19)和具有流出口(182)的空气通道(19)构成壁部(11)内的同一空气通道(19)。

3.根据权利要求1所述的设备(10)，其特征在于，具有流入口(162)的空气通道(19)和具有流出口(182)的空气通道(19)分别构成壁部(11)内的独立的空气通道(19)。

4.根据权利要求3所述的设备(10)，其特征在于，具有流入口(162)的空气通道(19)和具有流出口(182)的空气通道(19)构造为彼此直接相邻并且借助隔板彼此隔开，并且其中，所述隔板具有开口，所述开口形成相邻的空气通道(19)之间的流体技术上的耦连。

5.根据权利要求1所述的设备(10)，其特征在于，所述设备包括：

桥接件，所述桥接件形成具有流入口(162)的空气通道(19)和具有流出口(182)的空气通道(19)之间的流体技术上的耦连。

6.根据权利要求1所述的设备(10)，其特征在于，所述设备包括：

-多个空气通道(19、191、192、193、194)，这些空气通道分别具有各自的流入口(162)和各自的流出口(182)，这些各自的流入口(162)和各自的流出口(182)流体技术地彼此耦连；和

-多个桥接件，这些桥接件之一分别形成多个空气通道(19)中的两个空气通道(19、191、192、193、194)之间的相应的流体技术上的耦连。

7.根据权利要求1所述的设备(10)，其特征在于，所述壁部(11)包括挤压型材件(13)，所述挤压型材件具有多个独立的空气通道(19)并且构成所述车厢的底部、端壁、顶部或侧壁的至少一部分。

8.根据权利要求1所述的设备(10)，其特征在于，所述设备包括：

另外的风扇单元，所述另外的风扇单元与电子器件容器(15)和/或壁部(11)耦连并且设计用于在流动回路中产生空气流动。

9.根据权利要求1所述的设备(10)，其特征在于，所述风扇单元(17)布置在电子器件容器(15)的输出口(161)和壁部(11)的流入口(162)的区域中或者布置在电子器件容器(15)的输入口(181)和壁部(11)的流出口(182)的区域中。

10.根据权利要求5或6所述的设备(10)，其特征在于，所述风扇单元(17)布置在所述桥接件内。

11.一种轨道车辆(1)，包括：

-电子部件，所述电子部件设计用于运行所述轨道车辆(1)配属的功能；和

-根据权利要求1至10中任一项所述的设备(10)，所述电子部件布置在所述设备(10)的电子器件容器(15)中。

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