DE102011088172B4

DE102011088172B4 - Frischwasserversorgungsanlage für ein Schienenfahrzeug

Info

Publication number: DE102011088172B4
Application number: DE201110088172
Authority: DE
Inventors: Thomas KÜBECK
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Mobility GmbH
Priority date: 2011-12-09
Filing date: 2011-12-09
Publication date: 2014-07-31
Anticipated expiration: 2031-12-10
Also published as: TR201809423T4; CA2858436A1; WO2013083317A1; DE102011088172A1; ES2686367T3; US20140352805A1; EP2763883B1; DK2763883T3; PT2763883T; CN204210470U; PL2763883T3; EP2763883A1

Abstract

Frischwasserversorgungsanlage für ein Schienenfahrzeug, mit einem Frischwassertank (1), einer von dem Frischwassertank (1) ausgehenden Zuleitung für zu versorgende Verbraucher von Frischwasser und einem im Verlauf der Zuleitung vorgesehenen Ventil (2), das zur dosierten Abgabe von Frischwasser vorgesehen ist und auf einem niedrigeren Höhenniveau angeordnet ist, als ein Frischwasserauslass (8) des Frischwassertanks (1), dadurch gekennzeichnet, dass stromaufwärts des Ventils (2) ein Drucksensor (6) vorgesehen ist, der mit einer Auswerteeinrichtung (7) in einer Signalverbindung steht, in der für die Frischwasserversorgungsanlage typische Druckkennwerte hinterlegt sind und die Abweichungen zwischen den Druckkennwerten und den von dem Drucksensor (6) gelieferten Druckwerten zur Abschätzung eines Füllstands des Frischwassertanks (1) und/oder einer Strömungsgeschwindigkeit des Frischwassers erfasst.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Frischwasserversorgungsanlage für ein Schienenfahrzeug, mit einem Frischwassertank, einer von dem Frischwassertank ausgehenden Zuleitung für zu versorgende Verbraucher von Frischwasser und einem im Verlauf der Zuleitung vorgesehenen Ventil, das zur dosierten Abgabe von Frischwasser vorgesehen ist und auf einem niedrigeren Höhenniveau angeordnet ist, als ein Frischwasserauslass des Frischwassertanks.
Eine solche Frischwasserversorgungsanlage ist in erster Linie bei Regional- und Hochgeschwindigkeitszügen in Gebrauch. Als Beispiele sind zu nennen der Desiro ML Mittelrheinbahn (Baureihe 460) sowie der Desiro ML gemäß NMBS/SNCB-Reihe AM 08 der belgischen Staatsbahn.
Dabei ist ein Frischwassertank häufig im Dachbereich des Zuges angeordnet. Die von seinem Frischwasserauslass ausgehende Zuleitung speist beispielsweise Sanitäranlagen, wie ein Wasserklosette oder einen Wasserauslass für eine Handwäsche mit Frischwasser. In beiden Beispielfällen kann die dosierte Abgabe von Frischwasser mit Hilfe eines jeweiligen Ventils erfolgen, das unterhalb des Frischwasserauslasses angeordnet ist.
Zur Überwachung der Verfügbarkeit von Frischwasser ist es bisher üblich, für den Frischwassertank eigens vorgesehene Sensoren, insbesondere einen Schwimmersensor vorzusehen, der einen Füllstand des Frischwassertanks angibt. Im Hinblick auf die dosierte Abgabe von Frischwasser an die zu versorgenden Verbraucher werden bisher keine Maßnahmen getroffen, hier gleichbleibende Abgabemengen zu ermöglichen. Dies gestaltet sich deshalb schwierig, weil im Verlauf der Benutzung der Frischwasseranlage beispielsweise die Zuleitung und/oder vorgesehene Filter verschmutzt werden können, so dass bei gleichbleibender Öffnungszeit des Ventils eine durch Verschmutzung herabgesetzte Strömungsgeschwindigkeit des Frischwassers in der Zuleitung eine Abgabemenge an Frischwasser vermindert. Darüber hinaus ist eine Abgabemenge auch von einem aktuellen Füllstand des Frischwassertanks abhängig.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Frischwasserversorgungsanlage derart weiterzuentwickeln, dass wenigstens innerhalb gewisser Grenzen eine von dem Ventil abgegebene Menge an Frischwasser zeitlich im Wesentlichen konstant bleibt.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass stromaufwärts des Ventils ein Drucksensor vorgesehen ist, der mit einer Auswerteeinrichtung in einer Signalverbindung steht, in der für die Frischwasserversorgungsanlage typische Druckkennwerte hinterlegt sind und die Abweichungen zwischen den Druckkennwerten und den von dem Drucksensor gelieferten Druckwerten zur Abschätzung eines Füllstands des Frischwassertanks und/oder einer Strömungsgeschwindigkeit des Frischwassers erfasst.
Mit Hilfe des eingesetzten Drucksensors ist es möglich, sowohl einen Füllstand des Frischwasserreservoirs als auch eine Strömungsgeschwindigkeit des Frischwassers in der Zuleitung zu überwachen. Da das Ventil auf einem niedrigerem Höhenniveau als der Frischwasserauslass des Frischwasserreservoirs angeordnet ist, kann mit Hilfe des Drucksensors ein hydrostatischer Druck auf einer Eingangsseite des Ventils gemessen werden. Aus diesem hydrostatischen Druck lässt sich ein aktueller Füllstand des Frischwassertanks herleiten. Bei fließendem Frischwasser gestattet es der Drucksensor, aufgrund der von ihm gelieferten Druckmesswerte, insbesondere bei einem Druckabfall, der sich beim Öffnen des Ventils ergibt, auf eine Strömungsgeschwindigkeit des Frischwassers in der Zuleitung zu schließen. Somit ist die Frischwasserversorgungsanlage dazu geeignet, für eine Abgabemenge an Frischwasser maßgebliche Größen, nämlich den Füllstand des Frischwassertanks und/oder die Strömungsgeschwindigkeit des Frischwassers in der Zuleitung zu berücksichtigen, so dass ggf. auf eine Öffnungszeit des Ventils eingewirkt werden kann.
Die Auswerteeinrichtung erfasst bevorzugt, ob das Ventil geöffnet oder geschlossen ist, und erfasst aus den von dem Drucksensor gelieferten Werten im Falle eines geöffneten Ventils deren Abweichung zu Druckkennwerten für die Frischwasserversorgungsanlage in gesäubertem Zustand und bei einem geschlossenen Ventil deren Abweichung zu Druckkennwerten für einen vollständig gefüllten Frischwassertank.
Werden beispielsweise Mindestwerte für Abweichungen zwischen den gemessenen Druckwerten und den Druckkennwerten erreicht, können darauf Maßnahmen abgeleitet werden, wie ein Nachfüllen des Frischwassertanks oder eine Reinigung der Zuleitungen der Frischwasserversorgungsanlage.
Der Drucksensor kann unmittelbar stromaufwärts des Ventils angeordnet sein, so dass ein an der Ventileinlassseite anliegender Druck möglichst genau erfasst werden kann.
In dem Fall, wenn die Auswerteeinrichtung den Füllstand des Frischwasserreservoirs berechnet, kann dieser zusätzlich ausgegeben werden, so dass bei Bedarf der Frischwassertank nachgefüllt wird.
Da der Drucksensor zur Feststellung eines Füllgrades des Frischwassertanks geeignet ist, kann der Frischwassertank frei von eigenen Füllstandssensoren sein. Selbstverständlich ist es möglich, dass er trotz des Vorhandenseins des Drucksensors über einen eigenen Füllstandssensor verfügt.
Die Auswerteeinrichtung kann zusätzlich als Steuereinrichtung für das Ventil arbeiten, wobei sie das Ventil derart ansteuert, das eine Abgabemenge für Frischwasser, unabhängig von einem Füllstand des Frischwassertanks, durch Variieren der Öffnungsseite des Ventils im Wesentlichen gleich bleibt. Die Messung der Strömungsgeschwindigkeit des Frischwassers kann auch dahingehend ausgewertet werden, dass aus berechneten Werten für die Strömungsgeschwindigkeit auf einen Verschmutzungsgrad der Zuleitung geschlossen wird. Hieraus können Reinigungsmaßnahmen insbesondere für Zuleitung und Filter abgeleitet werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung noch näher erläutert, wobei funktionsgleiche Komponenten mit denselben Bezugsziffern bezeichnet sind. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Frischwasserversorgungsanlage für ein Schienenfahrzeug in einer ersten Ausführungsform und
2 eine schematische Darstellung einer Frischwasserversorgungsanlage für ein Schienenfahrzeug in einer zweiten Ausführungsform.
Zur Frischwasserversorgung bei einem Schienenfahrzeug ist in einem Frischwassertank 1 ein Reservoir an Frischwasser bereit gestellt. Das Frischwasser kann den Frischwassertank 1 über einen an seinem Boden vorgesehenen Auslass 8 verlassen und gelangt von da aus zunächst zu einem Wasserfilter 4. Hinter dem Wasserfilter 4 verzweigt sich das Rohrleitungssystem in Richtung auf ein Magnetventil 2 sowie in Richtung auf ein Wasserklosette (nicht dargestellt), das über eine Zuleitung 5 erreicht wird.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel gehört das Magnetventil 2 zu einem Wasserauslauf (Wasserhahn) 3 für eine Handwaschung.
Unmittelbar stromaufwärts des Magnetventils 2 ist die dort befindliche Zuleitung 9, die sich bis zu dem Auslass 8 erstreckt, mit einem Drucksensor 6 ausgestattet, der mit dem Innenraum eines Rohrleitungsabschnitts stromaufwärts des Magnetventils 2 in Verbindung steht und Messwerte für den dort herrschenden Druck liefert.
Die von dem Drucksensor 6 gelieferten Messwerte werden einer Steuereinrichtung 7 zugeleitet, welche mit dem Magnetventil 2 in einer Steuerverbindung steht. Die Steuereinrichtung 7 erfasst, ob das Magnetventil 2 geöffnet oder geschlossen ist. Wenn das Magnetventil 2 geschlossen ist, wird über den Drucksensor 6 der an der Messstelle anstehende hydrostatische Druck gemessen, aus dem die Steuereinrichtung 7 einen Füllstand des Frischwassertanks berechnet. Dies ist möglich, weil die Messstelle des Drucksensors 6 auf einem niedrigeren Höhenniveau liegt als der Wasserauslass 8 des Frischwassertanks 1.
Wenn die Steuereinrichtung 7 feststellt, dass das Magnetventil 2 geöffnet ist, kann mit Hilfe der von dem Drucksensor 6 gelieferten Messwerte, insbesondere über den sich bei Öffnen des Ventils einstellenden Druckabfall, auf eine Strömungsgeschwindigkeit des Frischwassers geschlossen werden, die in der zugehörigen Rohrleitung anliegt. Diese Strömungsgeschwindigkeit gibt Aufschluss darüber, inwieweit stromaufwärts der Messstelle etwaige Zusetzungen, Verschmutzungen vorliegen. Insbesondere kann über die Druckwerte auch auf den Zustand des Wasserfilters 4 geschlossen werden, d. h. inwieweit er verschmutzt ist.
Mittels eines hinterlegten Kennfeldes bei der Steuereinrichtung 7 kann sowohl der Füllstand im Frischwassertank 1 als auch ein Verschmutzungsgrad der Zuleitung 9 bzw. des Wasserfilters 4 berücksichtigt werden, um eine im Wesentlichen gleichbleibende Abgabemenge für Frischwasser an dem Wasserauslauf 3 vorzusehen. Wenn beispielsweise der Füllstand des Frischwassertanks 1 abnimmt bzw. ein Verschmutzungsgrad des Wasserfilters 4 oder der in diesem Bereich befindlichen Rohrleitung zunimmt, kann mit Hilfe der Steuereinrichtung 7 die Öffnungszeit für das Magnetventil 2 geeignet verlängert werden, so dass eine gleichbleibende Wasserabgabemenge am Wasserauslauf 3 zur Verfügung gestellt wird.
In einfacher gestalteten Ausführungsbeispielen kann die Steuereinrichtung auch lediglich als Auswerteeinrichtung arbeiten und Werte für einen Füllstand des Frischwassertanks 1 bzw. die Strömungsgeschwindigkeit im Bereich der Messstelle des Drucksensors 6 berechnen und ausgeben. Aufgrund dessen kann ggf. manuell eine geeignete Maßnahme getroffen werden, die sich aus den Werten ergibt. Solche Maßnahmen sind beispielsweise eine Neubefüllung des Frischwasserbehälters 1 oder eine Säuberung des Wasserfilters 4.
Das Ausführungsbeispiel nach 2 unterscheidet sich von demjenigen nach 1 in erster Linie durch die Anordnung des Drucksensors 6. Während sich der Drucksensor 6 bei dem Ausführungsbeispiel nach 1 an einem Rohrstück der Zuleitung 9 befindet, das zwischen dem Magnetventil 2 und dem Wasserfilter 4 angeordnet ist, findet sich der Drucksensor 6 bei dem Ausführungsbeispiel nach 2 in der Zuleitung 9 unmittelbar stromaufwärts des Wasserfilters 4. Im Übrigen ist die Funktionsweise der beiden in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele identisch.
Die Ausführungsform nach 1 ist besonders geeignet, einen Verschmutzungsgrad der Zuleitung 9 zu bestimmen. Die Ausführungsform nach 2 zeichnet sich dadurch aus, dass man verlässlichere Messwerte für einen Füllstand des Frischwassertanks gewinnt.

Claims

Frischwasserversorgungsanlage für ein Schienenfahrzeug, mit einem Frischwassertank (1), einer von dem Frischwassertank (1) ausgehenden Zuleitung für zu versorgende Verbraucher von Frischwasser und einem im Verlauf der Zuleitung vorgesehenen Ventil (2), das zur dosierten Abgabe von Frischwasser vorgesehen ist und auf einem niedrigeren Höhenniveau angeordnet ist, als ein Frischwasserauslass (8) des Frischwassertanks (1), dadurch gekennzeichnet, dass stromaufwärts des Ventils (2) ein Drucksensor (6) vorgesehen ist, der mit einer Auswerteeinrichtung (7) in einer Signalverbindung steht, in der für die Frischwasserversorgungsanlage typische Druckkennwerte hinterlegt sind und die Abweichungen zwischen den Druckkennwerten und den von dem Drucksensor (6) gelieferten Druckwerten zur Abschätzung eines Füllstands des Frischwassertanks (1) und/oder einer Strömungsgeschwindigkeit des Frischwassers erfasst.
Frischwasserversorgungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (7) erfasst, ob das Ventil (2) geöffnet oder geschlossen ist, und aus den von dem Drucksensor (6) gelieferten Werten im Fall eines geöffneten Ventils (2) deren Abweichung zu Druckkennwerten für die Frischwasseranlage in gesäubertem Zustand und bei einem geschlossenen Ventil (2) deren Abweichung zu Druckkennwerten für einen vollständig gefüllten Frischwassertank (1) erfasst.
Frischwasserversorgungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (6) unmittelbar stromaufwärts des Ventils (2) angeordnet ist.
Frischwasserversorgungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (7) den Füllstand des Frischwassertanks (1) berechnet und ausgibt.
Frischwasserversorgungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Frischwassertank (1) frei von eigenen Füllstandssensoren ist.
Frischwasserversorgungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (7) zusätzlich als Steuereinrichtung für das Ventil (2) arbeitet, wobei sie das Ventil (2) derart ansteuert, dass eine Abgabemenge für Frischwasser, unabhängig von einem Füllstand des Frischwassertanks (1), durch Variieren der Öffnungszeit des Ventils (2) im Wesentlichen gleich bleibt.