EP2038154B1 - Schienenfahrzeug mit einer kühlanordnung für in einem unterflurbereich angeordnete komponenten - Google Patents

Schienenfahrzeug mit einer kühlanordnung für in einem unterflurbereich angeordnete komponenten Download PDF

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EP2038154B1
EP2038154B1 EP07730274A EP07730274A EP2038154B1 EP 2038154 B1 EP2038154 B1 EP 2038154B1 EP 07730274 A EP07730274 A EP 07730274A EP 07730274 A EP07730274 A EP 07730274A EP 2038154 B1 EP2038154 B1 EP 2038154B1
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EP
European Patent Office
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rail vehicle
inlet opening
cooling air
cooling
air
Prior art date
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EP07730274A
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English (en)
French (fr)
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EP2038154A2 (de
Inventor
Frank Müller
Arnd RÜTER
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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Publication of EP2038154B1 publication Critical patent/EP2038154B1/de
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Anticipated expiration legal-status Critical

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C3/00—Electric locomotives or railcars
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C17/00—Arrangement or disposition of parts; Details or accessories not otherwise provided for; Use of control gear and control systems

Definitions

  • the invention relates to a rail vehicle with a cooling arrangement for arranged in an underfloor area components, such as a power supply block, a power converter, a transformer or a traction motor, wherein the cooling arrangement has a first inlet for fresh air to be used as cooling air and at least one fan for guiding the cooling air towards at least one of the components.
  • the list of components or units of a rail vehicle given above by way of example requires cooling. See the DE-A1-196 32 053 or the DE-A1-101 18 219 .
  • known rail vehicles typically have inlet openings for fresh air in the lower side wall area, ie in the vicinity of the components to be cooled, which are then supplied to the relevant components as cooling air with the aid of the fan.
  • These components may for example be equipped with cooling fins, so that their effective cooling is made possible by means of the cooling air. Examples are oil / water cooling circuits and coolers.
  • the arrangement chosen is favorable in terms of flow, since only short cooling air paths are to be laid in order to guide the fresh air flowing through the inlet opening to the location at which a cooling effect is to be achieved.
  • the present invention seeks to provide a rail vehicle, in which there is an increased reliability in winter operation with regard to the cooling of arranged in the underfloor area components.
  • the cooling arrangement has a second inlet opening fluidly connected to the fan for fresh air to be used as cooling air, which is arranged above side skirts of the rail vehicle and connected via an air duct with the underfloor area.
  • this inlet opening is significantly less exposed to snow in winter, so that a cooling air supply via the second inlet opening in winter can reliably go from stock.
  • the second entry opening may be located in the roof area of the rail vehicle so that it is completely protected from whirled-up snow.
  • An arrangement of the second inlet opening in a side wall region above the side skirts of the rail vehicle is also possible.
  • a suitable compromise between an expansion of a flow channel from the second inlet opening to the at least one fan and the concomitant flow resistance and exposure to snow of the second inlet opening is to be found for the person skilled in the art.
  • the second inlet opening may be provided with an inlet grate and a downstream separator grate. This causes a protection of the second inlet opening during snowfall in front of the fan in the air channel snow.
  • the Abscheidegitter be formed in two parts, wherein a respective sub-grid extends obliquely in the direction of an inlet of the air channel.
  • the orientation of the sub-grid can be selected both in the transverse direction to the longitudinal axis of the railcar and in the longitudinal direction of the railcar. In both cases, a homogeneous distribution of the air velocity results.
  • the separation grid is in turn divided into two and flows from below, so that the settling of snow and dirt is effectively reduced.
  • the Abscheidegitter is arranged at a distance to a roof top of the railcar and is undercut by wind, so that also the settling of snow is reduced.
  • the second inlet opening can be connected via one or more flow channels to the underfloor region of the rail vehicle. These flow channels are arranged one behind the other in the longitudinal direction of the rail vehicle, with the flow channels extending from the second inlet opening substantially vertically in the direction of the underfloor region in this exemplary embodiment. This results in a small space requirement and the passenger area is not too limited.
  • the first inlet opening may have a closable inlet grille. This provides the possibility of partially or completely closing off the first inlet opening for winter operation, so that up to 100% of the cooling air from the second inlet opening is supplied to a cooling air feed for the components in the underfloor area.
  • the cooling arrangement can be controlled by means of a control module which determines the proportions of cooling air from the first inlet opening and the second inlet opening at the underfloor used cooling air.
  • a control module which determines the proportions of cooling air from the first inlet opening and the second inlet opening at the underfloor used cooling air.
  • the control module can be designed such that when operating in summer, the proportion of cooling air from the first inlet opening in the range between 30 and 100% and the proportion of cooling air from the second inlet opening in the range between 0 and 70%.
  • the first inlet opening is typically closed, so that the cooling air is provided exclusively from the second inlet opening.
  • the first inlet opening can typically be arranged in the region of the side skirts of the rail vehicle in order to create a flow-favorable route for the cooling air to the components to be cooled.
  • control module may be designed such that different cooling air flow densities are selected between operation in summer and operation in winter. This can in particular be temperature-dependent, so that in a winter operation, the at least one fan can be operated at a lower speed, since the incoming fresh air has a relation to the summer significantly reduced temperature.
  • individual unit fans or component fans can be provided with a bypass channel, the leading back to a suction side of the unit fan.
  • the fan speed can be kept constant, a pressure level in a floor pan of the rail vehicle in the underfloor area remains high, since a vacuuming of the floor pan is prevented, and an operating point of the unit fan remains ideal. This results in a high efficiency of the unit fan, with less noise.
  • FIG. 1 The representation of a railcar 1 in FIG. 1 shows an underfloor area 2, in which various electrical components are housed, which are to be cooled during operation.
  • Bogies 3 are equipped with associated traction motors 4, which are cooled by means of respective traction motor 5 fans.
  • An underside of the multiple unit 1 is fluidly sealed by means of a bottom tray 6, so that 6 cooling air flows can be performed above the floor pan.
  • a further electrical unit 7 which may be a power supply block, a power converter or a transformer, more precisely, cooling units of the devices concerned.
  • the bottom tray 6 continues at its outer edges in side skirts 8 of the multiple unit 1.
  • first, closable inlet gratings 9 are provided for fresh air to be used as cooling air.
  • Fresh air entering via this inlet grille 9 is used by the traction motor fans 5, for example for cooling the traction motors 4.
  • Second inlet grille 11 In the roof area of the railcar 1 there are second inlet grille 11. Fresh air flowing in via the second inlet grille 11 initially reaches respective associated separation grids 12, which, viewed in the longitudinal direction of the railcar 1, are inclined and inclined downwards in the direction of a vertically extending air duct 13 , A support fan 14 conveys cooling air from the roof area in the direction of the cooling system 10. There may be further air channels which are arranged one behind the other in the vehicle longitudinal direction and transport cooling air to the underfloor area 2, in which case all air ducts emanating from second inlet openings.
  • a cooling arrangement for the underfloor region of the railcar 1 is thus composed of two inlet openings with the first inlet grille 11 in the roof area and two inlet openings of the first inlet grille 9 in the side skirt area of the multiple unit 1, the air duct 13 and the cooling system 10, which may comprise a plurality of fans.
  • the cooling system 10 which may comprise a plurality of fans.
  • an air outlet 15 is provided in the otherwise sealed floor pan 6, which serves as an outlet for the cooling air flow of a cooling system.
  • the cooling arrangement can be switched manually or automatically between a summer operation and a winter operation.
  • the purpose of this is a control module, which is not shown here in detail, and which can be designed such that the proportion of cooling air from the first inlet grids 9 in the range between 30 and 100% and the proportion of cooling air from the second inlet grids 11 in the range between 0 during operation in summer and 70% lies.
  • the first inlet grates are closed manually or automatically, so that the cooling air is provided exclusively by the second inlet grids 11.
  • This procedure has the advantage that in winter operation, the fresh air used as cooling air is substantially free of snow. Due to the arrangement of the second inlet grille 11 in the roof area, highly swirled snow can not hit the second inlet grille 11. During snowfall, the separation grids 12 act to filter snow present in the air before the fresh air is further conveyed through the air duct 13 by means of the support fan 14.
  • FIG. 1 a first embodiment of the arrangement of the Abscheidegitter 12 is illustrated, which shows the FIG. 2 an alternative arrangement of Abscheidegittern 12 A, which lie horizontally at a distance from the roof surface of the multiple unit 1.
  • the separation grids 12A are only flowed in from below, so that the gravitational force can be prevented, that settles snow and dirt.
  • FIG. 3 Another alternative to the arrangement of Abscheidegittern 12B goes out FIG. 3 out.
  • the Abscheidegitter 12 B are also arranged obliquely, wherein they fall from outside to inside in the direction of an inlet opening of the air duct 13. This causes a favorable distribution of the air velocity of the fresh air to be used as cooling air. Such a favorable distribution is also apparent in the Abscheidegitteran extract FIG. 1 ,
  • FIG. 4 is an array of Abscheidegittern 12C chosen so that they are constantly undercut by fresh air, so that just at high speeds no snow can settle on the Abscheidegittern 12C, since no dead water is present. Deposited snow thus has a very short residence time on the separation grids 12C, since it is immediately removed due to the under-flushing at high speed.
  • a gap between a roof top of the multiple unit 1 and the Abscheidegittern 12C is aerodynamically shaped so that a snow accumulation in this space is effectively prevented.
  • FIG. 5 shows a section of the underfloor area of the railcar 1 from the air duct 13 coming cooling air is deflected in the direction of the traction motor 4 as an example of a cooling air consumer.
  • the traction motor fan 5 is located on an inlet side of a cooling air duct 16, which transports cooling air to the traction motor 4.
  • the cooling air channel 16 narrows, wherein a bypass flap 17 is provided in the region of this constriction.
  • the bypass door 17 is closed, the entire cooling air flow from the driving motor cooler 5 is supplied from the traveling motor 4.
  • the bypass door 17 is opened, a proportion of the cooling air flow determined therewith is deflected downward in the direction of the floor pan 6 and passed back to an entrance side of the traction motor fan 5 at the traction motor fan 5.
  • the bypass control of the traction motor fan 5, which is here representative of fans that are assigned to specific units to be cooled, serves to reduce the volume flow in winter operation, which is supplied to the traction motor 4. If the fan speed of the traction motor fan 5 remains constant when the bypass door 17 is opened for winter operation, the pressure level in the bottom tray 6 rises and the operating point of the unit fan remains ideal, so that high efficiency and low noise are achieved.
  • the bypass volume flow then corresponds to the Difference from the volume flow V S for summer operation and the volume flow V W for winter operation. It is made use of the fact that the fresh air supplied in the winter of lower temperature, so that a lower flow rate for cooling of aggregates, such as the drive motor 4, sufficient.

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  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Schienenfahrzeug mit einer Kühlanordnung für in einem Unterflurbereich angeordneten Komponenten, wie ein Energieversorgungsblock, ein Stromrichter, eine Transformator oder ein Fahrmotor, wobei die Kühlanordnung eine erste Eintrittsöffnung für als Kühlluft zu verwendende Frischluft und wenigstens einen Lüfter zum Führen der Kühlluft in Richtung auf mindestens eine der Komponenten aufweist. Die oben beispielhaft angegebene Aufzählung von Komponenten oder Aggregaten eines Schienenfahrzeugs bedarf der Kühlung. Siehe dazu die DE-A1-196 32 053 oder die DE-A1-101 18 219 . Zu diesem Zweck weisen bekannte Schienenfahrzeuge typischerweise im unteren Seitenwandbereich, d. h. in der Nähe der zu kühlenden Komponenten Eintrittsöffnungen für Frischluft auf, die dann als Kühlluft mit Hilfe des Lüfters den betreffenden Komponenten zugeführt wird. Diese Komponenten können beispielsweise mit Kühlrippen ausgestattet sein, so dass deren wirksame Kühlung mit Hilfe der Kühlluft ermöglicht wird. Beispiele sind Öl-/Wasserkühlkreisläufe und -kühler.
  • Die gewählte Anordnung ist strömungstechnisch günstig, da nur kurze Kühlluftwege zurück zu legen sind, um die die durch die Eintrittsöffnung einströmende Frischluft an den Ort zu führen, an dem ein Kühleffekt erzielt werden soll.
  • Im Winterbetrieb des Schienenfahrzeugs ergibt sich jedoch bei Fahrten während Schneefalles und bei Durchfahren von verschneiten Gebieten im Unterflurbereich das Problem, dass mit der Kühlluft zur Gerätekühlung Schnee angesaugt wird, der sich im Ansaugbereich und/oder in dahinter liegenden Luftkanälen und darin befindlichen Bauteilen, wie Staubabscheider und Schmutzgitter, ablagert, den Kühlluftstrom behindert, ggf. sogar verschließt und auch zur Spannungsüberbrückung zwischen elektrischen Anschlüssen führen kann. Insofern besteht im Winterbetrieb die Gefahr, dass elektrische Baugruppen der Komponenten entweder in Folge Überhitzung oder aber auch durch Kurzschlüsse außer Betrieb gesetzt werden können.
  • Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Schienenfahrzeug anzugeben, bei dem sich für den Winterbetrieb eine erhöhte Betriebssicherheit im Hinblick auf die Kühlung der im Unterflurbereich angeordneten Komponenten ergibt.
  • Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Schienenfahrzeug dadurch gelöst, dass die Kühlanordnung 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.
  • Aufgrund der erhöhten Anordnung der zweiten Eintrittsöffnung wird erreicht, dass diese Eintrittsöffnung im Winterbetrieb deutlich geringer mit Schnee beaufschlagt ist, so dass eine Kühlluftzuführung über die zweite Eintrittsöffnung auch im Winterbetrieb zuverlässig von statten gehen kann.
  • Die zweite Einrittsöffnung kann im Dachbereich des Schienenfahrzeugs angeordnet sein, so dass sie vollständig gegenüber aufgewirbeltem Schnee geschützt ist. Auch eine Anordnung der zweiten Eintrittsöffnung in einem Seitenwandbereich oberhalb der Seitenschürzen des Schienenfahrzeugs ist möglich. Hier ist für den Fachmann ein geeigneter Kompromiss zwischen einer Ausdehnung eines Strömungskanals von der zweiten Eintrittsöffnung zu dem mindestens einen Lüfter und dem damit einhergehenden Strömungswiderstand und einer Beaufschlagung mit Schnee der zweiten Eintrittsöffnung zu finden.
  • Die zweite Eintrittsöffnung kann mit einem Einlassgitter und einem davon stromabwärts gelegenen Abscheidegitter ausgestattet sein. Dies bewirkt einen Schutz der zweiten Eintrittsöffnung bei Schneefall vor in den Luftkanal zum Lüfter gelangenden Schnee.
  • Dabei kann das Abscheidegitter zweiteilig ausgebildet sein, wobei ein jeweiliges Teilgitter schräg in Richtung auf einen Einlass des Luftkanals verläuft. Die Ausrichtung der Teilgitter kann sowohl in Querrichtung zur Längsachse des Triebwagens als auch in Längsrichtung des Triebwagens gewählt sein. In beiden Fällen ergibt sich eine homogene Verteilung der Luftgeschwindigkeit.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform, welche das Abscheidegitter betrifft, ist das Abscheidegitter wiederum zweigeteilt und wird von unten angeströmt, so dass das Absetzen von Schnee und Schmutz wirksam vermindert wird. Besonders günstig erscheint eine Ausführungsform, bei der das Abscheidegitter in einem Abstand zu einer Dachoberseite des Triebwagens angeordnet ist und von Fahrtwind unterspült wird, so dass ebenfalls das Absetzen von Schnee vermindert wird. Bei dieser Ausführungsform kann ggf. auf einen Stützlüfter zum Transportieren der Kühlluft in Richtung auf den Unterflurbereich verzichtet werden.
  • Bei alternativen Ausführungsformen des Abscheidegitters kann dieses auch einteilig sein.
  • Die zweite Eintrittsöffnung kann über einen oder mehrere Strömungskanäle mit dem Unterflurbereich des Schienenfahrzeugs verbunden sein. Diese Strömungskanäle sind in Schienenfahrzeuglängsrichtung hintereinander angeordnet, wobei bei diesem Ausführungsbeispiel die Strömungskanäle von der zweiten Eintrittsöffnung aus im Wesentlichen vertikal in Richtung auf den Unterflurbereich verlaufen. Dies ergibt einen geringen Raumbedarf und der Fahrgastbereich wird nicht zu sehr eingeschränkt.
  • Die erste Eintrittsöffnung kann ein verschließbares Einlassgitter aufweisen. Diese verschafft die Möglichkeit, die erste Eintrittsöffnung für einen Winterbetrieb teilweise oder auch vollständig zu verschließen, so dass eine Kühlluftzuführung für die Komponenten im Unterflurbereich bis zu 100% der Kühlluft von der zweiten Eintrittsöffnung kommt.
  • Dabei kann die Kühlanordnung mit Hilfe eines Steuermoduls gesteuert sein, welches die Anteile von Kühlluft von der ersten Eintrittsöffnung und der zweiten Eintrittsöffnung an der unterflur benutzten Kühlluft bestimmt. Hier kann zwischen einem Sommer- und einem Winterbetrieb unterschieden werden. Insofern kann das Steuermodul derart ausgelegt sein, dass bei Betrieb im Sommer der Anteil der Kühlluft von der ersten Eintrittsöffnung im Bereich zwischen 30 und 100% und der Anteil der Kühlluft von der zweiten Eintrittsöffnung im Bereich zwischen 0 und 70% liegt. Im Winterbetrieb wird demgegenüber die erste Eintrittsöffnung typischerweise verschlossen, so dass die Kühlluft ausschließlich von der zweiten Eintrittsöffnung aus bereitgestellt wird.
  • Die erste Einlassöffnung kann typischerweise im Bereich der Seitenschürzen des Schienenfahrzeugs angeordnet sein, um einen strömungstechnisch günstigen Weg für die Kühlluft zu den zu kühlenden Komponenten zu schaffen.
  • Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel kann das Steuermodul derart ausgelegt sein, dass zwischen einem Betrieb im Sommer und einem Betrieb in Winter verschiedene Kühlluftstromdichten gewählt werden. Dies kann insbesondere Temperaturabhängig geschehen, so dass in einem Winterbetrieb der mindestens eine Lüfter mit geringerer Drehzahl betrieben werden kann, da die einströmende Frischluft eine gegenüber dem Sommer deutlich verminderte Temperatur aufweist.
  • Alternativ können einzelne Aggregatlüfter bzw. Komponentenlüfter mit einem Bypass-Kanal versehen sein, der zurück zu einer Saugseite des Aggregatlüfters führt. In diesem Fall kann die Lüfterdrehzahl konstant bleiben, ein Druckniveau in einer Bodenwanne des Schienenfahrzeugs im Unterflurbereich bleibt hoch, da ein Leersaugen der Bodenwanne verhindert wird, und ein Arbeitspunkt des Aggregatlüfters bleibt ideal. Daraus ergibt sich ein hoher Wirkungsgrad des Aggregatlüfters, wobei weniger Geräuschentwicklung vorliegt.
  • Die Erfindung wird nachfolgend beispielshalber anhand der Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1
    eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eines Triebwagens,
    Figur 2
    eine Querschnittsansicht eines Dachbereiches des Triebwagens von Figur 1,
    Figur 3
    eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform des Dachbereiches des Triebwagens von Figur 1,
    Figur 4
    eine Längsschnittansicht eines Dachbereichs des Triebwagens von Figur 1 in einer anderen Ausführungsform und
    Figur 5
    eine Längsschnittansicht eines Unterflurbereichs des Triebwagens von Figur 1.
  • Die Darstellung eines Triebwagens 1 in Figur 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 erste, verschließbare 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. Eine Kühlanlage 10, die oberhalb der Bodenwanne 6 und in Längsrichtung des Triebwagens 1 etwa in der Mitte vorgesehen ist, befördert Kühlluft in Richtung auf die Fahrmotorlüfter 4 und das zu kühlende Aggregat 7.
  • Im Dachbereich des Triebwagens 1 finden sich 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 2 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 ersten 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 ersten Einlassgitter manuell oder automatisch verschlossen, so dass die Kühlluft 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.
  • Während in Figur 1 eine erste Ausführungsform der Anordnung der Abscheidegitter 12 veranschaulicht ist, zeigt die Figur 2 eine alternative Anordnung von Abscheidegittern 12A, die horizontal in einem Abstand zur Dachoberfläche des Triebzuges 1 liegen. Die Abscheidegitter 12A werden ausschließlich von unten angeströmt, so dass die Gravitationskraft verhindert werden kann, dass sich Schnee und Schmutz absetzt.
  • Eine weitere Alternative zur Anordnung von Abscheidegittern 12B geht aus Figur 3 hervor. Hier sind die Abscheidegitter 12B ebenfalls schräg angeordnet, wobei sie von außen nach Innen in Richtung auf einer Einlassöffnung des Luftkanals 13 abfallen. Dies bewirkt eine günstige Verteilung der Luftgeschwindigkeit der als Kühlluft zu verwendenden Frischluft. Eine solche günstige Verteilung ergibt sich auch bei der Abscheidegitteranordnung nach Figur 1.
  • In Figur 4 ist eine Anordnung von Abscheidegittern 12C so gewählt, dass sie von Frischluft ständig unterspült werden, so dass sich gerade bei hoher Fahrgeschwindigkeit kein Schnee an den Abscheidegittern 12C absetzen kann, da kein Totwasser vorhanden ist. Abgeschiedener Schnee hat somit eine sehr geringe Verweildauer auf den Abscheidegittern 12C, da er aufgrund der Unterspülung bei hoher Fahrgeschwindigkeit umgehend abtransportiert wird. Ein Zwischenraum zwischen einer Dachoberseite des Triebzuges 1 und den Abscheidegittern 12C ist dabei strömungsgünstig so geformt, dass ein Schneestau in diesem Zwischenraum wirksam verhindert wird.
  • Figur 5 zeigt einen Ausschnitt aus dem Unterflurbereich des Triebwagens 1 aus dem Luftkanal 13 kommende Kühlluft wird in Richtung auf den Fahrmotor 4 als Beispiel für einen Kühlluftverbraucher umgelenkt. Der Fahrmotorlüfter 5 befindet sich auf einer Eintrittsseite eines Kühlluftkanals 16, der Kühlluft zu dem Fahrmotor 4 transportiert. Unmittelbar stromabwärts des Fahrmotorlüfters 5 verengt sich der Kühlluftkanal 16, wobei im Bereich dieser Verengung eine Bypass-Klappe 17 vorgesehen ist. Wenn die Bypass-Klappe 17 geschlossen ist, wird der gesamte Kühlluftstrom von dem Fahrmotorkühler 5 aus dem Fahrmotor 4 zugeführt. Wenn die Bypassklappe 17 geöffnet wird, wird ein damit bestimmter Anteil des Kühlluftstroms nach unten in Richtung auf die Bodenwanne 6 umgelenkt und am Fahrmotorlüfter 5 wobei zurück zu einer Eintrittseite des Fahrmotorlüfters 5 geleitet.
  • Die Bypass-Regelung des Fahrmotorlüfters 5, der hier stellvertretend für Lüfter steht, die bestimmten zu kühlenden Aggregaten zugeordnet sind, dient zu Reduktion des Volumenstroms im Winterbetrieb, der den Fahrmotor 4 zugeführt wird. Bleibt die Lüfterdrehzahl des Fahrmotorlüfters 5 konstant, wenn die Bypass-Klappe 17 für den Winterbetrieb geöffnet ist, steigt das Druckniveau in der Bodenwanne 6 und der Arbeitspunkt des Aggregatlüfters bleibt ideal, so dass ein hoher Wirkungsgrad und eine geringe Geräuschentwicklung erreicht werden. Der Bypass-Volumenstrom entspricht dann der Differenz aus dem Volumenstrom VS für den Sommerbetrieb und dem Volumenstrom VW für den Winterbetrieb. Dabei wird von der Tatsache Gebrauch gemacht, dass die im Winter zugeführte Frischluft von niedrigerer Temperatur ist, so dass ein geringerer Volumenstrom zum Kühlen von Aggregaten, beispielsweise des Fahrmotors 4, ausreicht.

Claims (12)

  1. 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 eine erste, im Bereich der Seitenschürzen (8) des Schienenfahrzeugs angeordnete Eintrittsöffnung für als Kühlluft zu verwendende Frischluft und wenigstens einen Lüfter (5) zum Führen der Kühlluft in Richtung auf mindestens eine der Komponenten (4) aufweist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Kühlanordnung 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.
  2. Schienenfahrzeug (1) nach dem Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die erste Eintrittsöffnung ein verschließbares Einlassgitter (9, 11) aufweist.
  3. Schienenfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die zweite Eintrittsöffnung im Dachbereich des Schienenfahrzeugs (1) angeordnet ist.
  4. Schienenfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die zweite Eintrittsöffnung in einem Seitenwandbereich des Schienenfahrzeugs (1) angeordnet ist.
  5. Schienenfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die zweite Eintrittsöffnung mit einem Einlassgitter (9, 11) und einem davon stromabwärts gelegenen Abscheidegitter (12) ausgestattet ist.
  6. Schienenfahrzeug (1) nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    ein oder zwei Abscheidegitter (12) vorgesehen sind, die jeweils schräg in Richtung auf einen Einlass des Luftkanals (13) verlaufen.
  7. Schienenfahrzeug (1) nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    ein oder zwei im Wesentlichen horizontal verlaufende, von unten mit Frischluft angeströmte Abscheidegitter (12A) vorgesehen sind.
  8. Schienenfahrzeug (1) nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Abscheidegitter (12) in einem Abstand zu einer Dachoberseite des Triebzuges (1) angeordnet und von Fahrtwind bei Betrieb des Schienenfahrzeugs unterströmt ist.
  9. Schienenfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    in Schienenfahrzeuglängsrichtung mehr als zwei Strömungskanäle angeordnet sind, die von der zweiten Eintrittsöffnung aus im Wesentlichen vertikal in Richtung auf den Unterflurbereich (2) verlaufen.
  10. Schienenfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Kühlanordnung mit Hilfe eines Steuermoduls gesteuert ist, welches die Anteile von Kühlluft von der ersten Eintrittsöffnung und der zweiten Eintrittsöffnung an der unterflur benutzten Kühlluft bestimmt.
  11. Schienenfahrzeug (1) nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Steuermodul derart ausgelegt ist, dass bei Betrieb im Sommer der Anteil der Kühlluft von der ersten Eintrittsöffnung im Bereich zwischen 30 und 100% und der Anteil der Kühlluft von der zweiten Eintrittsöffnung im Bereich zwischen 0 und 70% liegt.
  12. Schienenfahrzeug (1) nach Anspruch 10 oder 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Steuermodul derart ausgelegt ist, dass bei Betrieb im Winter der Anteil der Kühlluft von der zweiten Eintrittsöffnung 100% beträgt.
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