DE102008045952A1

DE102008045952A1 - Schienenfahrzeug mit Umschaltung zwischen Winter- und Sommerbetrieb

Info

Publication number: DE102008045952A1
Application number: DE102008045952A
Authority: DE
Inventors: Thomas Baumann; Burkhard Halfmann; Rüdiger MANGLER; Arnd Dr. Rüter
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2008-09-04
Filing date: 2008-09-04
Publication date: 2010-03-25
Also published as: ATE544651T1; WO2010026049A1; PT2318251E; RU2011112799A; EP2318251B1; RU2501685C2; ES2379693T3; EP2318251A1; CN102143874A; CN102143874B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug (1) mit einer Kühlanordnung für in einem Unterflurbereich (2) angeordnete Komponenten, wie ein Energieversorgungsblock, ein Stromrichter, ein Transformator oder ein Fahrmotor (4), die entweder direkt oder über einen zugehörigen Kühler gekühlt werden, wobei die Kühlanordnung wenigstens eine erste Eintrittsöffnung für als Kühlluft zu verwendende Frischluft, die in dem Unterflurbereich (2) angeordnet ist, und wenigstens einen Lüfter (5) zum Führen der Kühlluft in Richtung auf mindestens eine der Komponenten (4) aufweist, und die Kühlanordnung wenigstens eine mit dem Lüfter (5) strömungstechnisch verbundene zweite Eintrittsöffnung für als Kühlluft zu verwendende Frischluft aufweist, die oberhalb von Seitenschürzen (8) des Schienenfahrzeugs (1) angeordnet und über einen Luftkanal (13) mit dem Unterflurbereich (2) verbunden ist, wobei die erste Eintrittsöffnung mit einem Schneefilter (16) ausgestattet ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schienenfahrzeug mit einer Kühlanordnung für in einem Unterflurbereich angeordnete Komponenten, wie z. B. ein Energieversorgungsblock, ein Stromrichter, ein Transformator oder ein Fahrmotor. Diese werden entweder direkt oder über einen zugehörigen Kühler gekühlt, wobei die Kühlanordnung wenigstens eine erste Eintrittsöffnung für als Kühlluft zu verwendende Frischluft, die in dem Unterflurbereich angeordnet ist, und wenigstens einen Lüfter zum Führen der Kühlluft in Richtung auf mindestens eine der Komponenten aufweist, und die Kühlanordnung wenigstens eine mit dem Lüfter strömungstechnisch verbundene zweite Eintrittsöffnung für als Kühlluft zu verwendende Frischluft aufweist, die oberhalb von Seitenschürzen des Schienenfahrzeugs angeordnet und über einen Luftkanal mit dem Unterflurbereich verbunden ist.
Zur Differenzierung unter den Eintrittsöffnungen werden nachstehend als erste Eintrittsöffnungen solche verstanden, die in einem Unterflurbereich des Schienenfahrzeugs angeordnet sind, während zweite Eintrittsöffnungen immer oberhalb der Seitenschürzen liegen, beispielsweise im Dachbereich.
Ein solches Schienenfahrzeug ist beispielsweise aus der DE 10 2006 032 335 A1 bekannt. Das dort beschriebene Schienenfahrzeug ist dazu ausgelegt, zwischen einem Winter- und einem Sommerbetrieb umgeschaltet zu werden. Dazu dienen die beiden erwähnten Eintrittsöffnungen, von denen die ersten im Bereich der Seitenschürzen für einen Sommerbetrieb zum Einsatz kommen, während die zweiten Eintrittsöffnungen beispielsweise im Dachbereich einem Winterbetrieb zugeordnet sind. Im Winterbetrieb ist außerdem vorgesehen, dass sämtliche Eintrittsöffnungen im Seitenschürzenbereich verschlossen bleiben.
Für den Fall, dass die Umrüstung von Sommer- auf Winterbetrieb (und umgekehrt) an kalendarisch festgelegten Zeitpunkten stattfindet, die anhand der erwarteten Temperatur festgelegt werden, ergibt sich das folgende Problem: Auch nach Umrüstung auf den Winterbetrieb ist es möglich, dass entgegen den Erwartungen trotzdem hohe Außentemperaturen herrschen, die eine geeignete Kühlung insbesondere der Fahrmotoren erfordern. Dies lässt sich zwar über die Zuführung von Kühlluft über die zweite Einrittsöffnung, die im Dachbereich vorgesehen sein kann, grundsätzlich bewerkstelligen. Es wäre jedoch wünschenswert, wenn für einen Übergangstemperaturbereich nicht ausschließlich auf die Kühlluftzuführung aus der zweiten Eintrittsöffnung zurück gegriffen werden müsste. Dies hat nämlich die Folge, dass sehr große Luftkanäle und Stützlüfter mit erhöhten Leistungsreserven vorzusehen wären.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Schienenfahrzeug derart weiterzuentwickeln, dass den klimatischen Bedingungen in einem Übergangstemperaturbereich zwischen Sommer und Winter besser Rechnung getragen werden kann.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die wenigstens eine erste Eintrittsöffnung mit einem Schneefilter ausgestattet ist. Ein solcher Schneefilter hat die Eigenschaft, sich bei Beaufschlagung mit Schnee zuzusetzen. Dies bedeutet, dass in einer schneefreien Zeit innerhalb des Winterbetriebs die mit einem Schneefilter ausgestatteten ersten Eintrittsöffnungen weiterhin als Kühlluftzuführung nutzbar sind. Erst wenn die Temperaturen bzw. die klimatischen Verhältnisse allgemein so beschaffen sind, dass die Schneefilter mit Schnee zugesetzt werden, kommen ausschließlich die zweiten Eintrittsöffnungen im Dachbereich zum Einsatz. Dabei wird ausgenutzt, dass die Schneefilter die Eigenschaft haben, sich durch den Schnee zuzusetzen, so dass sie sich gewissermaßen ”automatisch” verschließen.
Bevorzugt ist der Schneefilter hinter einem Schürzengitter angeordnet, d. h. an einer Stelle, die es gestattet, dass ein Zusetzen des Schneefilters ein Verschließen der Eintrittöffnung sicher zu Folge hat.
Es ist vorteilhaft, wenn weitere erste Eintrittsöffnungen im Bereich der Seitenschürzen für einen Winterbetrieb verschließbar ausgebildet sind und die wenigstens eine erste Eintrittsöffnung einem Fahrmotorlüfter zugeordnet ist. Die weiteren ersten Eintrittsöffnungen können beispielsweise anderen unterflur angeordneten elektrischen Komponenten, die ebenfalls zu kühlen sind, zugewiesen sein. Diese sämtlichen Eintrittsöffnungen werden im Winterbetrieb geschlossen. Lediglich die Eintrittsöffnung für den Fahrmotor bzw. die Fahrmotoren ist dann mit dem Schneefilter ausgestattet.
Alternativ dazu ist es auch möglich, dass an anderen Stellen des Unterflurbereichs Schneefilter angebracht sind, so dass eine Mehrzahl erster Eintrittsöffnungen mit Schneefiltern versehen ist. Ein Beispiel dafür wäre, das Vorsehen eines Schneefilters am EVB in einem Batteriewagen.
Damit ist sichergestellt, dass im Winterbetrieb ein erhöhter Kühlluftbedarf der Fahrmotoren bei Außentemperaturen bis ca. 25°C durch einen zusätzlichen Lufteinstrom durch die Seitenschürzen (erste Eintrittsöffnung) abgesichert ist.
Der Schneefilter kann aus einer oder mehreren porösen Filterlagen aufgebaut sein. Diese Filterlagen sind hinter den Schürzengittern der Bodenwanne im Winterbetrieb montiert.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung noch näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eines Triebwagens als Beispiel für ein Schienenfahrzeug und
2 eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts einer Bodenwanne des Schienenfahrzeugs.
Die Darstellung eines Triebwagens 1 in 1 zeigt einen Unterflurbereich 2, in dem verschiedene elektrische Komponenten untergebracht sind, die bei Betrieb zu kühlen sind. Drehgestelle 3 sind mit zugehörigen Fahrmotoren 4 ausgestattet, welche mit Hilfe von jeweiligen Fahrmotorlüftern 5 gekühlt werden. Eine Unterseite des Triebzuges 1 ist mit Hilfe einer Bodenwanne 6 strömungstechnisch abgedichtet, so dass oberhalb der Bodenwanne 6 Kühlluftströmungen geführt werden können. Oberhalb der Bodenwanne 6 befindet sich außerdem ein weiteres elektrisches Aggregat 7, bei dem es sich um einen Energieversorgungsblock, einen Stromrichter oder einen Transformator, genauer Kühleinheiten der betroffenen Geräte, handeln kann. Die Bodenwanne 6 setzt sich an ihren Außenkanten in Seitenschürzen 8 des Triebzuges 1 fort. Im Bereich dieser Seitenschürzen 8 sind zur Ausbildung erster Eintrittsöffnungen erste Einlassgitter 9 für als Kühlluft zu verwendende Frischluft vorgesehen. Über diese Einlassgitter 9 eintretende Frischluft wird von den Fahrmotorlüftern 5 beispielsweise zum Kühlen der Fahrmotoren 4 verwendet. Die Stromrichterkühlanlage 10, die innerhalb der Bodenwanne 6 und in Längsrichtung des Triebwagens 1 etwa in der Mitte vorgesehen ist, zieht sich Kühlluft zur Kühlung des Stromrichters 7. Die Fahrmotorlüfter 5 ziehen sich Luft zum Kühlen der Fahrmotoren 4.
Im Dachbereich des Triebwagens 1 finden sich zur Ausbildung zweiter Eintrittsöffnungen zweite Einlassgitter 11. Über die zweiten Einlassgitter 11 einströmende Frischluft gelangt zunächst zu jeweils zugehörigen Abscheidegittern 12, die, in Längsrichtung des Triebwagens 1 gesehen, schräg und in Richtung auf einen vertikal verlaufenden Luftkanal 13 nach unten geneigt angeordnet sind. Ein Stützlüfter 14 befördert Kühlluft aus dem Dachbereich in Richtung auf die Kühlanlage 10. Es können weitere Luftkanäle vorgesehen sein, die in Fahrzeuglängsrichtung hintereinander angeordnet sind und Kühlluft zu dem Unterflurbereich 6 transportieren, wobei dann alle Luftkanäle von zweiten Eintrittsöffnungen ausgehen.
Eine Kühlanordnung für den Unterflurbereich des Triebwagens 1 setzt sich somit aus zwei Einlassöffnungen mit den zweiten Einlassgittern 11 im Dachbereich und zwei Einlassöffnungen der ersten Einlassgitter 9 im Seitenschürzenbereich des Triebzuges 1, dem Luftkanal 13 und der Kühlanlage 10, die mehrere Lüfter umfassen kann, zusammen. Unterhalb der Kühlanlage 10 ist in der ansonsten abgedichteten Bodenwanne 6 ein Luftauslass 15 vorgesehen, der als Auslass für den Kühlluftstrom einer Kühlanlage dient.
Die Kühlanordnung kann manuell oder automatisch zwischen einem Sommerbetrieb und einem Winterbetrieb umgeschaltet werden. Dazu dient ein hier nicht näher dargestelltes Steuermodul, das derart ausgelegt sein kann, das bei Betrieb im Sommer der Anteil der Kühlluft von den ersten Einlassgittern 9 im Bereich zwischen 30 und 100% und der Anteil der Kühlluft von den zweiten Einlassgittern 11 im Bereich zwischen 0 und 70% liegt. Im Winterbetrieb werden demgegenüber die weiteren Einlassgitter manuell oder automatisch verschlossen, so dass die Kühlluft grundsätzlich ausschließlich von den zweiten Einlassgittern 11 bereitgestellt wird. Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass im Winterbetrieb die als Kühlluft verwendete Frischluft im Wesentlichen schneefrei ist. Aufgrund der Anordnung der zweiten Einlassgitter 11 im Dachbereich kann hochgewirbelter Schnee nicht auf die zweiten Einlassgitter 11 treffen. Bei Schneefall wirken die Abscheidegitter 12 in der Weise, dass in der Luft vorhandener Schnee gefiltert wird, bevor die Frischluft mit Hilfe des Stützlüfters 14 weiter durch den Luftkanal 13 befördert wird.
2 zeigt nun einen Abschnitt der Bodenwanne 6 des Schienenfahrzeugs, und zwar von einer Innenseite aus gesehen. Dargestellt sind zwei nebeneinander angeordneten Einlassöffnungen, von denen die rechte in der 2 zu einem ersten Einlassgitter 9 gehört, über das Frischluft zur Kühlung von Fahrmotoren einströmt. Auf einer Innenseite des Einlassgitters 9 ist für einen Winterbetrieb des Schienenfahrzeugs ein Schneefilter 16 angeordnet. Der Schneefilter 16 dient dazu, für einen Temperaturübergangsbereich, bei dem bereits eine Umrüstung auf Winterbetrieb stattgefunden hat, für eine zufriedenstellende Kühlung der Fahrmotoren 4 zu sorgen. Liegt kein Schnee vor, erhalten die Fahrmotoren 4 Kühlluft sowohl von den zweiten Einlassgittern 11 im Dachbereich aus als auch über die ersten Einlassgitter 9, denn der Schneefilter 16 ist vollständig luftdurchlässig. Bei schlechterer Witterungslage mit Anfall von Schnee setzt sich der Schneefilter 16 bei entsprechender Beaufschlagung mit Schnee zu, so dass in diesem Fall eine vollständige Abdichtung der Bodenwanne 6 verwirklicht wird und bereitzustellende Kühlluft ausschließlich über die zweiten Einlassgitter 11 einströmt.
Der Schneefilter 16 ist somit unmittelbar hinter den Einlassgittern 9 angeordnet. Er besteht aus einer oder mehreren porösen Filterlagen.
Der Schneefilter 16 kann an eine Lüftungsschürze montiert werden, um die dahinter liegenden Komponenten (Kühlluftverbraucher) auch im Winter mit Kühlluft zu versorgen. Bei Schnee setzt sich dieser Schneefilter 16 zu, die Kühlluft kann dann nur noch über den Dachkanal incl. Lüftern zu den Komponenten gelangen. Dieser Dachkanal alleine kann den Luftbedarf bei Sommerlichen Temperaturen nicht gewährleisten.
Ggf. sind weitere erste Einlassgitter 9 mit Schneefiltern 16 ausgestattet, so dass weitere Komponenten mit hohem Kühlluftbedarf auch im Winterbetrieb zusätzliche Kühlluft erhalten können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102006032335 A1 [0003]

Claims

Schienenfahrzeug (1) mit einer Kühlanordnung für in einem Unterflurbereich (2) angeordnete Komponenten, wie ein Energieversorgungsblock, ein Stromrichter, ein Transformator oder ein Fahrmotor (4), die entweder direkt oder über einen zugehörigen Kühler gekühlt werden, wobei die Kühlanordnung wenigstens eine erste Eintrittsöffnung für als Kühlluft zu verwendende Frischluft, die in dem Unterflurbereich (2) angeordnet ist, und wenigstens einen Lüfter (5) zum Führen der Kühlluft in Richtung auf mindestens eine der Komponenten (4) aufweist, und die Kühlanordnung wenigstens eine mit dem Lüfter (5) strömungstechnisch verbundene zweite Eintrittsöffnung für als Kühlluft zu verwendende Frischluft aufweist, die oberhalb von Seitenschürzen (8) des Schienenfahrzeugs (1) angeordnet und über einen Luftkanal (13) mit dem Unterflurbereich (2) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Eintrittsöffnung mit einem Schneefilter (16) ausgestattet ist.
Schienenfahrzeug (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneefilter (16) hinter einem Einlassgitter (9) der ersten Eintrittsöffnung angeordnet ist.
Schienenfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Eintrittsöffnungen im Bereich der Seitenschürzen (8) für einen Winterbetrieb verschließbar ausgebildet sind und die erste Eintrittsöffnung einem Fahrmotorlüfter (5) zugeordnet ist.
Schienenfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneefilter (16) aus einer oder mehreren porösen Filterlagen aufgebaut ist.