DE10150748A1

DE10150748A1 - Adaptierbares Energieversorgungsmodul für Schienenfahrzeuge

Info

Publication number: DE10150748A1
Application number: DE10150748A
Authority: DE
Inventors: Heinz Klamka; Jan Prockat; Christian Boehme
Original assignee: Bombardier Transportation GmbH
Current assignee: Alstom Transportation Germany GmbH
Priority date: 2001-10-13
Filing date: 2001-10-13
Publication date: 2003-04-30
Also published as: WO2003033292A1; EP1441923A1

Abstract

Adaptierbares Energieversorgungsmodul für Schienenfahrzeuge, wobei das Energieversorgungsmodul (10) als separates Schienenfahrzeug (12) mit einer Einrichtung zur Adaption/Transformation der seitens der Infrastruktur zur Verfügung gestellten Energie in die vom übrigen Schienenfahrzeug (14) benötigte Energieform ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein adaptierbares Energieversorgungsmodul für Schienenfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Der Antrieb von Schienenfahrzeugen hängt im allgemeinen von der infrastrukturell bereitgestellten Energieform ab. Dabei wird der Antrieb eines Gesamtzugverbandes über eine der nachfolgend beispielhaft dargelegten Arten realisiert:

a) mittels eines oder mehrerer Triebkopfwagen;
b) wie zuvor beschrieben, jedoch zusätzlich mittels ganz oder teilweise angetriebenen Mittelwagen;
c) mittels in den Zugverband integrierter Antriebswagen, dergestalt, daß nahezu alle Antriebskomponenten in einem oder mehrerer dieser in den Zugverband integrierten Wagenkästen konzentriert sind, wobei dieser Wagenkasten betriebsmäßig oftmals von Passagieren durch einen entsprechend gestalteten Durchgang auch während der Fahrt in Zuglängsrichtung passiert werden kann.

Auch die Anpassung eines Schienenfahrzeuges von einer infrastrukturell vorgegebenen Energieform an eine andere inkompatible Energieform mittels mitgeführter Anlagen, die diese Wandlung bewirken, ist bereits bekannt und wird in sogenannten Mehrsystemfahrzeugen betrieblich auch erfolgreich eingesetzt.
Ebenfalls bekannt und auch betrieblich eingesetzt wurden bereits elektrisch betriebene Schienenfahrzeuge, die mittels einer mitgeführten entsprechenden Anlage auch auf nicht elektrifizierten Strecken eingesetzt werden können. Antriebsanlagen von Fahrzeugen dieser Bauart werden üblicherweise als Hybridantriebe bezeichnet.
Die Vorteile aller bislang bekannten Antriebskonzepte für Schienenfahrzeuge lassen sich jedoch nur unter Inkaufnahme erheblicher Nachteile nutzen:

a) Übliche Schienenfahrzeuge können zwingend nur auf solchen Strecken betrieben werden, für die das Schienenfahrzeug ursprünglich konzipiert wurde und die seitens der Infrastruktur die vom Schienenfahrzeug benötigte Energieform zur Verfügung stellen. Eine im Verlauf der langjährigen Lebensdauer eines Schienenfahrzeugs beabsichtigte Veränderung des Einsatzes unter anderen infrastrukturellen Randbedingungen ist nicht oder nur unter wirtschaftlich unverantwortlich hohen Umbaukosten möglich.
b) Mehrsystem-Schienenfahrzeuge bzw. Schienenfahrzeuge mit Hybridantrieb können zwar unter verschiedenen infrastrukturellen Randbedingungen betrieben werden, transportieren dabei jedoch stets die jeweils nicht benötigten Antriebskomponenten mit. Diese sind immer mit dem Schienenfahrzeug fest verbunden und haben einen beträchtlichen Anteil am Fahrzeuggewicht, so daß nach diesem Konzept betriebene Schienenfahrzeuge üblichen Schienenfahrzeugen gewichtsbilanzmäßig deutlich unterlegen sind.
c) Von Wartungsarbeiten sowie von betrieblichen Störungen wird jeweils ein kompletter Zugverband betroffen. Wird ein Austauschen des betreffenden Antriebswagens notwendig, muß meistens der gesamte Zugverband mit entsprechend großem Aufwand in eine Betriebswerkstatt geschleppt werden, da der Austausch schadhafter Komponenten nur ganz selten unter betrieblichen Bedingungen möglich ist.
d) Ein weiterer Nachteil von Schienenfahrzeugen, bei welchen alle Antriebskomponenten in einem speziellen, in den Zugverband integrierten Wagenkasten angeordnet sind, besteht darin, daß wegen des meist vorgesehenen Durchgangs für Passagiere besonders verstärkte Schallschutzmaßnahmen erforderlich sind, um die Geräuschbelastung der Fahrgäste auf ein vertretbares Niveau zu beschränken.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein adaptierbares Energieversorgungsmodul für Schienenfahrzeuge der eingangs genannten Art zu schaffen, welches

a. leicht nachrüstbar ist,

a) nicht ständig mittransportiert werden muß,
b) leicht an- und abkoppelbar ist,
c) auf eine Vielzahl von Energieformen adaptierbar ist,
d) die Passagiere nicht mit zusätzlichem Lärm, Vibrationen etc. belastet, und
e) eine eigene Mobilität gewährleistet.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst, d. h. dadurch, daß das Energieversorgungsmodul als separates Schienenfahrzeug mit einer Einrichtung zur Adaption/Transformation der seitens der Infrastruktur zur Verfügung gestellten Energie in die vom übrigen Schienenfahrzeug benötigte Energieform ausgebildet ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Mit dem erfindungsgemäßen Energieversorgungsmodul wird erreicht, daß im Schienenfahrzeug nur die Antriebskomponenten für eine Energieform benötigt werden. Die Adaption/Transformation der im weitesten Sinne seitens der Infrastruktur zur Verfügung gestellten Energie in die vom Schienenfahrzeug benötigten Energieform erfolgt innerhalb des separaten Energieversorgungsmoduls. Ein erfindungsgemäßes Energieversorgungsmodul könnte somit z. B. auch gasförmige, flüssige oder feste Brennstoffe an infrastrukturell bereitgestellten Versorgungsstationen aufnehmen, in einem primären Schritt in elektrische Energie umwandeln, bevor diese dann in den entsprechenden Baugrupppen des Energieversorgungsmoduls in eine zum angekuppelten Schienenfahrzeug kompatible Form gebracht wird. Das Energieversorgungsmodul läuft auf eigenen Achsen vor oder hinter dem Schienenfahrzeug oder zwischen einzelnen Wagenkästen des Schienenfahrzeugs und ist vorzugsweise mittels über eine Stirnkupplung mit diesem verbunden. Prinzipiell könnte jedoch auch jede andere Schienenfahrzeugkupplung verwendet werden, insbesondere auch die klassische Kupplung mittels UIC-Zughaken. Innerhalb dieses separaten Energieversorgungsmoduls befinden sich sämtliche Komponenten, die für die Adaption/Transformation auf die benötigte Energieform benötigt werden. Der Aufbau des separaten Energieversorgungsmoduls könnte z. B. im Sinne einer guten Sicht für den Fahrer ausreichend flach gehalten werden. Gleichzeitig könnte im Energieversorgungsmodul ein Eigenantrieb integriert sein, was nicht nur für Rangierzwecke vorteilhaft wäre, sondern auch zur Folge hätte, daß die Beschleunigungswerte des Verbandes aus Schienenfahrzeug und angekuppelten Energieversorgungsmodul nicht durch Mitschleppen "toter Massen" gemindert werden.

Das erfindungsgemäße Energieversorgungsmodul gewährleistet einfaches An- und Abkuppeln. Es muß deshalb nicht ständig mittransportiert werden, sondern nur auf Streckenbereichen, wo dies zwingend erforderlich ist. Das Energieversorgungsmodul kann erfindungsgemäß in vielen Varianten ausgeführt sein. In einfacher Ausführung wandelt es eine bestimmte infrastrukturell vorgegebene Energieform (z. B. eine Stromversorgung bestimmter Spannung und Frequenz) in eine bestimmte andere Energieform (nämlich die von einem bestimmten Schienenfahrzeugtyp benötigte).

In umfangreicheren Ausführungsvarianten wird das Energieversorgungsmodul so ausgelegt, daß es zu mehreren Formen infrastrukturell bereitgestellter Energie kompatibel ist und für unterschiedliche Schienenfahrzeugtypen die jeweils benötigte Energieform bereitstellen kann. Die letztgenannten umfangreicheren Varianten haben dabei erfindungsgemäß einen modularen Aufbau, bestehend aus einem rollenden Trägermodul, welches über eine Universalkupplung oder über tauschbare Kupplungsadpter mit dem zu versorgenden Schienenfahrzeug verbunden wird. Als weitere interne Module enthält es einen oder mehrere verschiedene Energiegewinnungsmodule und einen Energiewandlungsmodul, sowie einen Steuerungselektronikmodul. Ein erfindungsgemäßes Energieversorgungsmodul ermöglicht somit einen erweiterten Einsatzbereich einer beliebigen vorhandenen Schienenfahrzeugflotte außerhalb der für die Fahrzeuge ursprünglich projektierten Infrastrukturgrenzen. Das Energieversorgungsmodul ermöglicht einen Einsatz von Schienenfahrzeugen in besonders geschützten Biotopen, in denen z. B. wegen Auflagen zum Schutz seltener Vogelarten oder auch bloß zwecks weitestgehenden Erhalts des Landschaftsbildes nur eine minimal invasive Erschließung ohne Oberleitung in Frage kommt. In Ausführungsvarianten des Energieversorgungsmoduls mit einer Brennstoffzelle als internem Energiegewinnungsmodul ließe sich z. B. herkömmliche elektrische Schienenfahrzeuge emissionsfrei in Gebieten ohne Oberleitung betreiben.

Von besonderem Vorteil ist hierbei, daß es beim Einsatz des dargelegten Energieversorgungsmoduls vollkommen ausreicht, lediglich eine relativ kleine Anzahl von Energieversorgungsmodulen bereitzuhalten, mit diesen aber dennoch in der Lage ist, ohne Verletzung von Umweltauflagen den Betrieb mittels beliebiger Altfahrzeuge abzuwickeln.

Außerdem wird mit dem erfindungsgemäßen Energieversorgungsmodul der Fahrkomfort der Passagiere erhöht, da sich alle Schall und Virbrationen emittierende Komponenten auf einem separaten Fahrzeug befinden, wo sich eine wirkungsvollere Isolation aller störenden Einflüsse verhältnismäßig einfach erzielen läßt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der schematischen Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein vor dem übrigen Schienenfahrzeug angeordnetes Energieversorgungsmodul;
Fig. 2 ein zwischen den Wagenkästen des übrigen Schienenfahrzeugs angeordnetes Energieversorgungsmodul; und
Fig. 3 ein zwischen zwei Schienenfahrzeugen angeordnetes Energieversorgungsmodul.
Das in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Energieversorgungsmodul 10 ist als separates Schienenfahrzeug 12 ausgebildet und weist eine Einrichtung zur Adaption/Transformation der seitens der Infrastruktur zur Verfügung gestellten Energie in die vom übrigen Schienenfahrzeug 14 benötigten Energieform auf. Das separate Schienenfahrzeug 12 weist eigene Achsen 16 auf und ist vor und/oder hinter und/oder zwischen den einzelnen Wagenkästen 18 angeordnet und mittels einer Kupplung 20 mit diesen verbunden. Das Energieversorgungsmodul 10 weist sämtliche Komponenten auf, die für die Adaption/Transformation auf die benötigte Energieform benötigt werden. Die Höhe des Energieversorgungsmoduls liegt zweckmäßigerweise unterhalb des Sichtbereichs des Fahrzeugführers. Schließlich kann als eine mögliche Ausgestaltung das adaptierbare Energieversorgungsmodul einen eigenen Antrieb zu Rangierzwecken und zur Vermeidung einer Verringerung der Beschleunigungswerte des Fahrzeugverbundes aufweisen.

Claims

1. Adaptierbares Energieversorgungsmodul für Schienenfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß das Energieversorgungsmodul (10) als separates Schienenfahrzeug (12) mit einer Einrichtung zur Adaption/Transformation der infrastrukturell zur Verfügung stehenden Energie in die vom angekuppelten Schienenfahrzeug (14) benötigte Energieform ausgebildet ist.

2. Energieversorgungsmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das separate Schienenfahrzeug (12) eigene Achsen (16) aufweist und vor und/oder hinter und/oder zwischen den einzelnen Wagenkästen (18) angeordnet und mittels einer Kupplung (20) mit diesen verbunden ist.

3. Energieversorgungsmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Energieversorgungsmodul (10) sämtliche Komponenten aufweist, die für die Adaption/Transformation auf die benötigte Energieform benötigt werden.

4. Energieversorgungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß seine Höhe unterhalb des Sichtbereichs des Fahrzeugführers liegt.

5. Energieversorgungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Energieversorgungsmodul einen eigenen Antrieb aufweist.