DE102006044224A1 - Fahrzeug mit einem Kanal für elektrische Leitungen - Google Patents

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Abstract

Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug, mit einem Wagenkasten (102), der einen Dachbereich (102.1) und einen Bodenbereich (102.2) aufweist, und wenigstens einer Kanaleinrichtung (106) mit einem sich bis in den Dachbereich (102.1) und/oder den Bodenbereich (102.2) erstreckenden Kanal (106.1) für elektrische Leitungen (105.1), wobei der Kanal (106.1) zur Aufnahme wenigstens einer primär elektrische Energie übertragenden Energieverteilungsleitung (105.1) vorgesehen ist und die Kanaleinrichtung (106) derart ausgebildet ist, dass sich im Betrieb des Fahrzeugs (101) zumindest zeitweise eine die Energieverteilungsleitung (105.1) kühlende Strömung (107) in dem Kanal (106.1) ausbildet.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug, mit einem Wagenkasten, der einen Dachbereich und einen Bodenbereich aufweist, und wenigstens einer Kanaleinrichtung mit einem sich bis in den Dachbereich und/oder den Bodenbereich erstreckenden Kanal für elektrische Leitungen.
  • Bei Schienenfahrzeugen – aber auch bei anderen Fahrzeugen – ist es häufig erforderlich, elektrisch betriebene Komponenten, die in unterschiedlichen Bereichen des Fahrzeugs angeordnet sind, miteinander über entsprechende elektrische Verbindungsleitungen zu verbinden. Üblicherweise werden die elektrischen Verbindungsleitungen hierbei innerhalb des Fahrzeugs in zumindest teilweise geschlossenen Kabelschächten oder -wannen geführt, wie dies beispielsweise aus der DE 195 37 498 A1 bekannt ist.
  • Hierbei sind grundsätzlich zwei Arten von Verbindungsleitungen zu unterscheiden, nämlich Signalleitungen, die welche primär elektrische Signale übertragen, und Energieverteilungsleitungen, die primär elektrische Energie übertragen. Insbesondere für die Energieverteilungsleitungen gelten aus Gründen des Brandschutzes strenge Vorschriften hinsichtlich der Verlegung der Leitungen (z. B. in geschlossenen Rohren etc.), welche wiederum Einfluss auf die erforderliche Dimensionierung der Leiterquerschnitte hat.
  • So hängen die erforderlichen Mindestquerschnitte einer Energieverteilungsleitung neben dem im Nennbetrieb zu erwartenden Laststrom und der im Betrieb zu erwartenden Umgebungstemperatur wesentlich von der Verlegeart der Energieverteilungsleitungen ab, mithin also davon, ob die Energieverteilungsleitungen einzeln oder in Bündeln frei an Luft oder in mehr oder weniger stark abgeschlossenen Räumen verlegt sind. Je geringer für eine vorgegebene Last die zu erwartende Wärmeabfuhr im Betrieb ist, desto größer ist der Leitungsquerschnitt zu wählen, um Gefahren durch Überhitzung zu vermeiden. Einzelheiten zur vorgeschriebenen Dimensionierung von Energieverteilungsleitungen für Bahnfahrzeuge in Deutschland sind beispielsweise der deutschen Norm DIN EN 50343 zu entnehmen.
  • Insbesondere bei Schienenfahrzeugen besteht häufig der Bedarf, elektrische Energie führende oder elektrisch betriebene Komponenten im Dachbereich, wie Z. B. Stromabnehmer, Transformatoren, Wechselrichter, Gleichrichter etc., mit entsprechenden Komponenten an anderer Stelle im Fahrzeug zu verbinden. Hierbei ist es in der Regel erforderlich, die Verbindungsleitungen durch den Wagenkasten hindurch zu führen. Insbesondere dann, wenn eine Energie führende Leitung an einen Passagierraum angrenzt, ist aus Gründen des Brandschutzes sowie aus Gründen der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) eine weit gehende Abschirmung der Leitung unerlässlich.
  • Bei einer solchen Verlegeart in einem mehr oder weniger stark abgeschlossenen Raum sind, wie bereits erwähnt wurde, in der Regel vergleichsweise große Querschnitte für die Energieverteilungsleitungen erforderlich, um die Brandschutzbestimmungen etc. einzuhalten. Dies führt zum einen zu einem erheblichen Gewicht der Energieverteilungsleitungen. Zudem können mit derart großen Querschnitten nur vergleichsweise große Verlegeradien erzielt werden, sodass die Energieverteilungsleitungen erheblichen Bauraum in Anspruch nehmen
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Fahrzeug der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, welches die oben genannten Nachteile nicht oder zumindest in deutlich geringerem Maße aufweist und insbesondere eine einfache und Platz sparende Führung von Energieverteilungsleitungen in oder durch den Wagenkasten ermöglicht.
  • Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe ausgehend von einem Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die technische Lehre zu Grunde, dass man eine einfache und Platz sparende Führung von Energieverteilungsleitungen in oder durch den Wagenkasten erzielen kann, wenn der Kanal zur Aufnahme wenigstens einer primär elektrische Energie übertragenden Energieverteilungsleitung vorgesehen ist und die Kanaleinrichtung derart ausgebildet ist, dass sich im Betrieb des Fahrzeugs zumindest zeitweise eine die Energieverteilungsleitung kühlende Strömung in dem Kanal ausbildet. Durch die kühlende Strömung kann die Wärmeabfuhr von der Energieverteilungsleitung in einfacher Weise erhöht werden, sodass der Querschnitt der Energieverteilungsleitung entsprechend kleiner dimensioniert sein kann. Dies hat zum einen den Vorteil, dass die Energieverteilungsleitung entsprechend leichter ausfällt. Zum anderen können kleinere Verlegeradien realisiert werden, wodurch wiederum Bauraum eingespart werden kann. Schließlich können einfachere und damit kostengünstigere Energieverteilungsleitungen verwendet werden.
  • Hinsichtlich der Gewichtseinsparung hat es sich gezeigt, dass gegenüber einer herkömmlichen Verlegeart Einsparungen von bis zu 35% möglich sind. Die Gewichtseinsparung kann bei einem einzelnen Fahrzeug, beispielsweise bei einem Kopfwagen eines Triebzuges, deutlich über 100 kg betragen.
  • Bei bevorzugten Varianten des erfindungsgemäßen Fahrzeugs ist für die Energieverteilungsleitung ein Nennbetrieb mit einem Laststrom vorgegeben. Weiterhin ist für die Energieverteilungsleitung bei Verlegung frei in Luft für diesen Nennbetrieb ein erster Mindestleitungsquerschnitt vorgegeben sowie bei Verlegung in dem Kanal für diesen Nennbetrieb ein zweiter Mindestleitungsquerschnitt vorgegeben. Die kühlende Strömung ist derart bemessen, dass der zweite Mindestleitungsquerschnitt höchstens dem 1,2-fachen des ersten Mindestleitungsquerschnitts entspricht. Vorzugsweise entspricht der zweite Mindestleitungsquerschnitt höchstens dem 1,1-fachen des ersten Mindestleitungsquerschnitts, weiter vorzugsweise höchstens dem ersten Mindestleitungsquerschnitt. Hierdurch lässt sich eine besonders vorteilhafte Bauraum- und Gewichtseinsparung erzielen.
  • Die kühlende Strömung kann auf beliebige geeignete Weise, insbesondere unter Verwendung beliebiger geeigneter Hilfsmittel, erzielt werden. So kann beispielsweise bei bevorzugten Varianten des erfindungsgemäßen Fahrzeugs vorgesehen sein, dass der Kanal im Betrieb des Fahrzeugs – also mit einer oder mehreren im Kanal installierten Energieverteilungsleitungen – einen freien Strömungsquerschnitt aufweist, der so bemessen und/oder gestaltet ist, dass die kühlende Strömung im Wesentlichen vollständig durch natürliche Konvektion aufgrund der Wärmeabgabe der wenigstens einen Energieverteilungsleitung erzielbar ist. So können beispielsweise entsprechend große Abstände zwischen der Energieverteilungsleitung und den benachbarten Kanalwänden und/oder Energieverteilungsleitungen vorgesehen sein, um eine ausreichend starke kühlende Strömung zu erzielen. Dies hat den Vorteil, dass ohne weitere Hilfsmittel, insbesondere auch im Stand ohne durch Fahrtwind erzeugte erzwungene Konvektion, eine ausreichende Wärmeabfuhr sichergestellt ist.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Kanal an wenigstens einem seiner Enden eine die kühlende Strömung im Wesentlichen nicht behindernde Öffnung zur Umgebung hin aufweist. Hierdurch lässt sich die kühlende Strömung auf besonders einfache Weise erzielen, da der kühlenden Strömung keine nennenswerte zusätzliche Energie zugeführt werden muss, um einen Strömungswiderstand an ihrem Eintritt und/oder Austritt in den Kanal zu überwinden.
  • Bei weiteren vorteilhaften Varianten des erfindungsgemäßen Fahrzeugs ist zusätzlich oder alternativ zur natürlichen Konvektion vorgesehen, dass die Kanaleinrichtung Konvektionserzeugungsmittel zum zumindest zeitweisen Erzeugen der kühlenden Strömung durch erzwungene Konvektion aufweist. Hierbei kann es sich sowohl um passive als auch um aktive Mittel zur Erzeugung der erzwungenen Konvektion handeln.
  • So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Konvektionserzeugungsmittel wenigstens eine im Bereich eines der Enden des Kanals angeordnete passive Einrichtung zur Nutzung der Fahrbewegung für die Erzeugung der erzwungenen Konvektion umfassen. Hierzu kann die Einrichtung zur Nutzung der Fahrbewegung für die Erzeugung der erzwungenen Konvektion beispielsweise wenigstens eine Leiteinrichtung, insbesondere ein Leitblech, umfassen, welches Fahrtwind in den Kanal lenkt, um die kühlende Strömung zu erzeugen. Zusätzlich oder alternativ kann auch am Auslass des Kanals eine solche Leiteinrichtung vorgesehen seien, welche die kühlende Strömung in vorteilhafter Weise lenkt, sodass am Auslass ein möglichst geringer Widerstand entsteht.
  • Zusätzlich oder alternativ kann die Einrichtung zur Nutzung der Fahrbewegung für die Erzeugung der erzwungenen Konvektion auch wenigstens eine nach Art einer Venturi-Düse arbeitende Absaugeinrichtung umfassen, welche dann durch den Aufbau eines Unterdrucks am Auslass des Kanals die erzwungene Konvektion bewirkt bzw. zumindest unterstützt.
  • Bei weiteren vorteilhaften Varianten des erfindungsgemäßen Fahrzeugs können wie erwähnt aktive Mittel zur Erzeugung der erzwungenen Konvektion vorgesehen sein. So können die Konvektionserzeugungsmittel wenigstens einen Lüfter umfassen, der in geeigneter Weise angesteuert wird. So kann der Lüfter beispielsweise in vorgegebenen Intervallen, in Abhängigkeit von dem Betrieb der durch die Energieverteilungsleitung verbundenen elektrischen Einrichtungen oder in Abhängigkeit von beliebigen anderen vorgebbaren Parametern gesteuert werden. Insbesondere kann er unter Verwendung einer in dem Kanal gemessenen Temperatur gesteuert sein, sodass er nur dann betrieben wird, wenn eine entsprechende Kühlwirkung erforderlich ist.
  • Besonders vorteilhaft lässt sich die vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit Fahrzeugen zur Personenbeförderung einsetzen, welche einen Passagierraum aufweisen. Dank der vorliegenden Erfindung ist es problemlos möglich, den Kanal zumindest zu dem Passagierraum hin im Wesentlichen vollständig abgeschlossen auszuführen, sodass den Anforderungen hinsichtlich des Brandschutzes ohne weiteres genüge getan werden kann. Vorzugsweise bildet der Kanal bei solchen Fahrzeugen zur Personenbeförderung zumindest zu dem Passagierraum hin eine elektromagnetische Abschirmung, sodass auch den Anforderungen hinsichtlich der elektromagnetischen Verträglichkeit ohne weiteres genüge getan werden kann.
  • Der Kanal von grundsätzlich an beliebiger geeigneter Stelle im Fahrzeug angeordnet sein. Vorzugsweise erstreckt sich der Kanal im Bereich einer sich in Richtung der Hochachse des Wagenkastens erstreckenden Wand des Wagenkastens. Hierbei kann es sich um eine beliebige Trennwand oder dergleichen im Inneren des Fahrzeugs handeln. Ebenso kann es sich hierbei aber auch um eine Seitenwand des Wagenkastens handeln. Dabei kann der Kanal einfach auf die betreffende Wand aufgesetzt sein. Vorzugsweise ist der Kanal aber schon in der betreffenden Wand des Wagenkastens integriert, sodass sich eine bauraumoptimierte Gestaltung ergibt.
  • Der Kanal kann grundsätzlich aus einer oder mehreren Komponenten und einem oder mehreren geeigneten Werkstoffen gefertigt sein. Vorzugsweise weist der Kanal eine umlaufende Kanalwandung auf, die weiter vorzugsweise aus wenigstens einem metallischen Werkstoff aufgebaut ist, sodass sowohl den Anforderungen an den Brandschutz als auch an die elektromagnetische Abschirmung genüge getan ist.
  • Wie bereits erwähnt, kann sich der Kanal ausgehend von dem zur Umgebung des Fahrzeugs in Kontakt stehenden Dachbereich oder Bodenbereich des Fahrzeugs mit einem beliebigen Verlauf an eine beliebige Stelle im Fahrzeug, beispielsweise einen Raum für elektrische Haupt- und/oder Hilfsbetriebe des Fahrzeugs erstrecken. Eine besonders einfache und vorteilhafte Konfiguration ergibt sich, wenn sich der Kanal von dem Dachbereich zu dem Bodenbereich erstreckt, die beide in Kontakt mit der Umgebung des Fahrzeugs stehen, sodass in einfacher Weise ein zumindest nahezu ungehinderter Strom von Kühlluft durch den Kanal realisierbar ist.
  • Der Kanal kann dabei wie erwähnt einen beliebigen Verlauf, also beispielsweise eine beliebige Ausrichtung bezüglich der Fahrzeugachsen haben. Besonders einfach zu realisierende bzw. zu fertigende Konfigurationen ergeben sich, wenn der Kanal im Wesentlichen in Richtung der Hochachse des Wagenkastens ausgerichtet ist.
  • Sind mehrere Energieverteilungsleitungen vorgesehen, so können diese einzeln in den Kanal eingebracht werden. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass mehrere Energieverteilungsleitungen als vorgefertigte Baugruppe in den Kanal eingebracht sind. Dies kann beliebiger Zahl, insbesondere auch nach Fertigstellung des Kanals erfolgen, indem die Baugruppe von oben oder unten in den Kanal eingebracht wird.
  • Die vorliegende Erfindung lässt sich für beliebige Fahrzeugkonfigurationen mit beliebiger verteilter Anordnung der zu verbindenden elektrisch betriebenen Einrichtungen einsetzen. Besonders gut kommen ihre Vorteile bei bevorzugten Varianten des erfindungsgemäßen Fahrzeugs zum Tragen, bei denen in dem Dachbereich wenigstens ein erstes Leistungsbauteil angeordnet ist, in dem Bodenbereich wenigstens ein zweites Leistungsbauteil angeordnet ist und das erste Leistungsbauteil und das zweites Leistungsbauteil über die wenigstens eine Energieverteilungsleitung verbunden sind.
  • Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen bzw. der nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, welche auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt. Es zeigt:
  • 1 eine schematische Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugs;
  • 2 eine schematische Draufsicht auf das Fahrzeug aus 1;
  • 3 einen schematischen Schnitt durch das Fahrzeug aus 2 entlang der Linie III-III;
  • 4 einen schematischen Schnitt durch eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugs.
  • Die 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs in Form eines elektrisch betriebenen Schienenfahrzeugs 101. Das Fahrzeug 101 umfasst einen Wagenkasten 102 sowie mehrere elektrische Leistungsbauteile 103, 104, die über einen im Dachbereich 102.1 des Wagenkastens 102 angeordneten – nicht dargestellten – Stromabnehmer mit elektrischer Energie aus einer – ebenfalls nicht dargestellten – Oberleitung versorgt werden.
  • Bei den elektrischen Leistungsbauteilen 103, 104 handelt es sich um beliebige herkömmliche Komponenten der Haupt- und/oder Hilfsbetriebe des Fahrzeugs 101, wie beispielsweise Transformatoren, Gleichrichter, Wechselrichter, Zwischenkreise etc. Ein erstes elektrisches Leistungsbauteil 103 ist im Dachbereich 102.1 des Wagenkastens 102 angeordnet, während ein zweites elektrisches Leistungsbauteil 104 im Bodenbereich 102.2 des Wagenkastens unterflur angeordnet ist. Beide Leistungsbauteile 103, 104 sind zumindest teilweise luftgekühlt, indem sie direkten Kontakt zur Umgebung des Wagenkastens 102 haben, mithin also frei in Luft angeordnet sind. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch vorgesehen sein kann, dass die Kühlung wenigstens eines der Leistungsbauteile zumindest zum Teil auf andere geeignete Weise erzielt wird.
  • Die beiden Leistungsbauteile 103, 104 sind über eine Energieverteilungsleitung in Form eines Kabelbündels 105 mit mehreren Kabeln 105.1 (siehe 3) verbunden. Es versteht sich jedoch, dass der anderen Varianten der Erfindung auch nur ein einziges Kabel für die Verbindung vorgesehen sein kann.
  • Das Kabelbündel 105 verläuft durch eine Kanaleinrichtung 106 des Wagenkastens 102 hindurch. Die Kanaleinrichtung 106 umfasst einen Kanal 106.1, der sich in Richtung der Hochachse des Wagenkastens 102 zwischen dem Dachbereich 102.1 und dem Bodenbereich 102.2 des Wagenkastens 102 erstreckt und durch den das Kabelbündel 105 verlegt ist.
  • Der Kanal 106.1 weist bei in ihm verlegtem Kabelbündel 105 einen freien Strömungsquerschnitt auf, der ausreicht, dass sich in dem Betrieb des Fahrzeugs 101 eine das Kabel 105 kühlende Strömung 107 ausbildet. Hierzu ist der freie Strömungsquerschnitt so bemessen, dass sich alleine aufgrund der durch die Wärmeabgabe des Kabelbündels 105 bedingten natürlichen Konvektion eine entsprechende kühlende Strömung 107 ausbildet, sodass diese auch bei Stillstand des Fahrzeugs 101 sichergestellt ist.
  • Um die Ausbildung der kühlenden Strömung nicht zu behindern, weist der Kanal 106.1 einen ausreichend großen freien Einlass 106.2 sowie einen ausreichend großen freien Auslass 106.3 auf, die jeweils mit der Umgebung des Wagenkastens kommunizieren.
  • Fährt das Fahrzeug 101, so bildet sich aufgrund des Fahrtwinds ein Druckgefälle im Kanal 106.1 aus, welches die kühlende Strömung 107 unterstützt. Das Druckgefälle im Kanal 106.1 wird dabei dadurch bedingt, dass der Einlass 106.2 in einem im Vergleich zum Auslass 106.3 strömungsberuhigten Bereich des Wagenkastens angeordnet ist, sodass am Auslass 106.3 eine stärkere Sogwirkung entsteht.
  • Für das Kabelbündel 105 ist ein Nennbetrieb mit einem bestimmten Laststrom vorgegeben. Nach den jeweils für den Betreiber des Fahrzeugs 101 geltenden gesetzlichen Vorschriften, beispielsweise hinsichtlich des Brandschutzes, ist für jedes Kabel 105.1 des Kabelbündels 105 bei Verlegung frei in Luft für diesen Nennbetrieb ein erster Mindestleitungsquerschnitt vorgegeben. Weiterhin ist für die Verlegung in dem Kanal 106.1 für diesen Nennbetrieb ein zweiter Mindestleitungsquerschnitt vorgegeben. Die aufgrund der natürlichen Konvektion erzielte kühlende Strömung 107 ist derart bemessen, dass der zweite Mindestleitungsquerschnitt höchstens dem 1,2-fachen des ersten Mindestleitungsquerschnitts entspricht. Im vorliegenden Beispiel ist die kühlende Strömung 107 so bemessen, dass der zweite Mindestleitungsquerschnitt dem ersten Mindestleitungsquerschnitt entspricht.
  • Mit anderen Worten kann durch die kühlende Strömung erreicht werden, dass unter anderem die gesetzlichen Brandschutzbestimmungen mit einem Kabel 105.1 eingehalten werden, welches den Leitungsquerschnitt eines frei in Luft verlegten Kabels aufweist. Hierdurch wird im Vergleich zu herkömmlichen Fahrzeugen, bei denen die Kabel in Kanälen oder dergleichen ohne eine nennenswerte kühlende Strömung verlegt sind, eine erhebliche Gewichtseinsparung und – aufgrund der dünneren Kabel und der damit erzielbaren geringeren Verlegeradien – eine Bauraumeinsparung erzielt werden.
  • Der Kanal 106.1 ist ein bis auf den Einlass 106.2 und den Auslass 106.3 vollständig geschlossener Kanal mit einer umlaufenden Wandung 106.4 aus einem metallischen Werkstoff. Dies hat den Vorteil, dass der Kanal 106.1 gleichzeitig die elektromagnetische Abschirmung des Kabelbündels 105 bildet, sodass der Kanal 106.1 angrenzend an einen Passagierraum 102.3 des Wagenkastens 102 angeordnet werden kann.
  • Es versteht sich jedoch, dass die Wandung des Kanals bei anderen Varianten der Erfindung auch zumindest teilweise durchbrochen sein kann, wie dies beispielsweise von den herkömmlichen Verlegewannen für elektrische Leitungen her bekannt ist. Ebenso versteht es sich, dass die Wandung des Kanals bei anderen Varianten der Erfindung auch aus anderen Werkstoffen, beispielsweise faserverstärkten Kunststoffen (FVK) etc., hergestellt sein kann. Gegebenenfalls kann dann eine separate elektromagnetische Abschirmung im oder am Kanal vorgesehen oder in der Kanalwandung integriert (z. B. FVK mit elektrisch leitenden Fasern) sein.
  • Der Kanal 106.1 kann in eine Seitenwand 102.4 des Wagenkastens 102 integriert sein. Dabei kann er einstückig mit einem Strukturbauteil der Seitenwand 102.4 ausgebildet sein. Gegebenenfalls kann der Kanal 106.1 auch ein die Festigkeit und Steifigkeit der Seitenwand maßgeblich mitbestimmendes Strukturelement bilden, beispielsweise einen Spant der Seitenwand 102.4. Durch diese Funktionsintegration kann eine gewichts- und bauraumoptimierte Gestaltung erzielt werden.
  • Wie insbesondere 3 zu entnehmen ist, sind die Kabel 105.1 des Kabelbündels 105 als vorgefertigte Baugruppe ausgebildet, welche bei der Montage von oben oder unten in den fertigen Kanal 106.1 eingeführt werden. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch vorgesehen sein kann, dass der Kanal zumindest abschnittsweise seitlich zu öffnen ist, um so die Kabel 105 in den Kanal einzubringen.
  • 4 zeigt einen Teilschnitt durch eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugs 201 mit noch nicht installierten Energieverteilungsleitungen. Das Fahrzeug 201 entspricht in seinem grundsätzlichen Aufbau und seiner grundsätzlichen Funktion dem Fahrzeug 101, sodass die lediglich auf die Unterschiede eingegangen werden soll. Ähnliche oder identische Komponenten sind dabei in 4 mit um den Wert 100 erhöhten Bezugszeichen versehen.
  • Der wesentliche Unterschied zu dem Fahrzeug 101 besteht darin, dass die Kanaleinrichtung 206 ein passives Konvektionserzeugungsmittel in Form einer als Absaugeinrichtung wirkenden Abdeckung 206.5 aufweist. Die Abdeckung 206.5 sitzt im Dachbereich 202.1 des Wagenkastens 202 über dem Auslass 206.3 des Kanals 206.1.
  • Die Abdeckung 206.5 ist so ausgebildet, dass sie während der Fahrt des Fahrzeugs 201 unabhängig von der Fahrtrichtung des Fahrzeugs 201 nach Art einer Venturi-Düse wirkt und im Bereich des Auslasses 206.3 einen Unterdruck erzeugt, welcher eine erzwungene Konvektion bewirkt, welche die kühlende Strömung 207 in den Kanal 206.1 unterstützt.
  • Hierzu ist die Abdeckung 206.5 so geformt, dass sich ein durch sie definierter Strömungsquerschnitt in Längsrichtung des Fahrzeugs 201 zur Mitte der Abdeckung 206.5 hin verringert, sodass im Mittenbereich 206.6 der Abdeckung 206.5 der dynamische Druck ansteigt und sich ein statischer Unterdruck ausbildet. Der Auslass 206.3 des Kanals 206.1 mündet in diesem Mittenbereich 206.6, sodass der dort vorherrschende statische Unterdruck eine die kühlende Strömung 207 unterstützende Sogwirkung erzeugt.
  • Es versteht sich, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch beliebige andere passive und/oder aktive Konvektionserzeugungsmittel vorgesehen sein können, welchen eine die kühlende Strömung zumindest unterstützende erzwungene Konvektion bewirken. So können beispielsweise als aktive Konvektionserzeugungsmittel ein oder mehrere Lüfter vorgesehen sein, wie dies in 4 durch die gestrichelte Kontur 208 angedeutet ist. Der Lüfter 208 kann dabei an beliebiger geeigneter Stelle des Kanals 206.1 angeordnet sein.
  • Zusätzlich oder alternativ können an dem Auslass und/oder dem Einlass des Kanals 206.1 auch lediglich einfache Leitelemente, beispielsweise geeignet geformte Leitbleche oder dergleichen, vorgesehen sein, wie dies in 4 durch die gestrichelte Kontur 209 angedeutet ist. Diese Leitelemente lenken den Fahrtwind in den Kanal 206.1 und unterstützen so die kühlende Strömung.
  • Es an dieser Stelle angemerkt, dass die Konvektionserzeugungsmittel bevorzugt eine erzwungene Konvektion bewirken, welche dieselbe Strömungsrichtung aufweist wie die durch die Wärmeabgabe der Kabel bewirkte natürliche Konvektion. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch vorgesehen sein kann, dass die Strömungsrichtung der erzwungenen Konvektion auch zur Strömungsrichtung in der natürlichen Konvektion entgegengesetzt sein kann, wie dies beispielsweise bei Verwendung der Leitelemente 209 der Fall ist. Dies kann den Vorteil haben, dass sich in der resultierenden Gesamtströmung stärkere Turbulenzen an der Oberfläche der Kabel ausbilden, welche einen verbesserten Wärmeübergang und damit eine erhöhte Kühlwirkung zur Folge haben.
  • Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend ausschließlich anhand eines Beispiels für ein Schienenfahrzeug beschrieben, bei dem der Kanal der Kanaleinrichtung vom Dach des Fahrzeugs bis zur Unterseite des Fahrzeugs verläuft. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch vorgesehen sein kann, dass der Kanal vom Dachbereich oder vom Bodenbereich ins Innere des Fahrzeugs, beispielsweise in einen Geräteraum oder dergleichen verläuft. Insbesondere kann er hierbei einen beliebigen Verlauf mit einer beliebigen Ausrichtung bezüglich der Achsen des Fahrzeugs aufweisen.
  • Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend ausschließlich anhand eines Beispiels für ein rein elektrisch betriebenes Schienenfahrzeug beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung auch in Verbindung mit Schienenfahrzeugen zum Einsatz kommen kann, bei denen die Versorgung mit Primärenergie auf anderem Wege, beispielsweise über einen Verbrennungsmotor, erfolgt, wie dies beispielsweise bei so genannten diesel-elektrischen Schienenfahrzeugen der Fall ist, bei denen ein Dieselmotor einen entsprechenden Generator zur Stromerzeugung antreibt. Es versteht sich weiterhin, dass die Erfindung auch in Verbindung mit beliebigen anderen Fahrzeugen mit elektrisch betriebenen und verteilt in dem Fahrzeug angeordneten Leistungsbauteilen zum Einsatz kommen kann.

Claims (17)

  1. Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug, mit, – einem Wagenkasten (102; 202), der einen Dachbereich (102.1; 202.1) und einen Bodenbereich (102.2) aufweist, und – wenigstens einer Kanaleinrichtung (106; 206) mit einem sich bis in den Dachbereich (102.1; 202.1) und/oder den Bodenbereich (102.2) erstreckenden Kanal (106.1; 206.1) für elektrische Leitungen (105.1), dadurch gekennzeichnet, dass – der Kanal (106.1; 206.1) zur Aufnahme wenigstens einer primär elektrische Energie übertragenden Energieverteilungsleitung (105.1) vorgesehen ist und – die Kanaleinrichtung (106; 206) derart ausgebildet ist, dass sich im Betrieb des Fahrzeugs (101; 201) zumindest zeitweise eine die Energieverteilungsleitung (105.1) kühlende Strömung (107; 207) in dem Kanal (106.1; 206.1) ausbildet.
  2. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – für die Energieverteilungsleitung (105.1) ein Nennbetrieb mit einem Laststrom vorgegeben ist, – für die Energieverteilungsleitung (105.1) bei Verlegung frei in Luft für diesen Nennbetrieb ein erster Mindestleitungsquerschnitt vorgegeben ist, – für die Energieverteilungsleitung (105.1) bei Verlegung in dem Kanal für diesen Nennbetrieb ein zweiter Mindestleitungsquerschnitt vorgegeben ist und – die kühlende Strömung (107; 207) derart bemessen ist, dass der zweite Mindestleitungsquerschnitt höchstens dem 1,2-fachen des ersten Mindestleitungsquerschnitts entspricht, vorzugsweise höchstens dem 1,1-fachen des ersten Mindestleitungsquerschnitts entspricht, weiter vorzugsweise höchstens dem ersten Mindestleitungsquerschnitt entspricht.
  3. Fahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass – der Kanal (106.1; 206.1) im Betrieb des Fahrzeugs (101; 201) einen freien Strömungsquerschnitt aufweist, wobei – der freie Strömungsquerschnitt so bemessen und/oder gestaltet ist, dass die kühlende Strömung (107; 207) m Wesentlichen vollständig durch natürliche Konvektion aufgrund der Wärmeabgabe der wenigstens einen Energieverteilungsleitung (105.1) erzielbar ist.
  4. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (106.1; 206.1) an wenigstens einem seiner Enden eine die kühlende Strömung (107; 207) im Wesentlichen nicht behindernde Öffnung (106.2, 106.3; 206.2) zur Umgebung des Fahrzeugs (101; 201) hin aufweist.
  5. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanaleinrichtung (206) Konvektionserzeugungsmittel (206.5, 208, 209) zum zumindest zeitweisen Erzeugen oder Unterstützen der kühlenden Strömung (207) durch erzwungene Konvektion aufweist.
  6. Fahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Konvektionserzeugungsmittel wenigstens eine im Bereich eines der Enden des Kanals angeordnete Einrichtung (206.5, 209) zur Nutzung der Fahrbewegung für die Erzeugung der erzwungenen Konvektion umfassen.
  7. Fahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (206.5, 209) zur Nutzung der Fahrbewegung für die Erzeugung der erzwungenen Konvektion – wenigstens eine Leiteinrichtung (209), insbesondere ein Leitblech, umfasst und/oder – wenigstens eine nach Art einer Venturi-Düse arbeitende Absaugeinrichtung (206.5) umfasst.
  8. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Konvektionserzeugungsmittel wenigstens einen Lüfter (208) umfassen, der insbesondere unter Verwendung einer in dem Kanal (206.1) gemessenen Temperatur gesteuert ist.
  9. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – der Wagenkasten (102; 202) einen Passagierraum (102.3; 202.3) umfasst und – der Kanal (106.1; 206.1) zumindest zu dem Passagierraum hin im Wesentlichen vollständig abgeschlossen ist.
  10. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – der Wagenkasten (102; 202) einen Passagierraum (102.3; 202.3) umfasst und – der Kanal (106.1; 206.1) zumindest zu dem Passagierraum (102.3; 202.3) hin eine elektromagnetische Abschirmung bildet.
  11. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Kanal (106.1; 206.1) im Bereich einer sich in Richtung der Hochachse des Wagenkastens (102; 202) erstreckenden Wand (102.4; 202.4) des Wagenkastens (102; 202), insbesondere einer Seitenwand des Wagenkastens, erstreckt.
  12. Fahrzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal in der Wand (102.4; 202.4) des Wagenkastens (102; 202) integriert ist.
  13. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (106.1; 206.1) eine umlaufende Kanalwandung (106.4; 206.4) aufweist, die insbesondere aus wenigstens einem metallischen Werkstoff aufgebaut ist.
  14. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Kanal (106.1; 206.1) von dem Dachbereich (102.1; 202.1) zu dem Bodenbereich (102.2) erstreckt.
  15. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (106.1; 206.1) im Wesentlichen in Richtung der Hochachse des Wagenkastens (102; 202) ausgerichtet ist.
  16. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Energieverteilungsleitungen (105.1), insbesondere als vorgefertigte Baugruppe (105), in den Kanal (106.1; 206.1) eingebracht sind.
  17. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – in dem Dachbereich (102.1; 202.1) wenigstens ein erstes Leistungsbauteil (103) angeordnet ist, – in dem Bodenbereich (102.2) wenigstens ein zweites Leistungsbauteil (104) angeordnet ist und – das erste Leistungsbauteil (103) und das zweites Leistungsbauteil (104) über die wenigstens eine Energieverteilungsleitung (105.1) verbunden sind.
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