EP2986467A2 - Betrieb einer anordnung mit mehreren verbrennungsmotoren und elektrischen maschinen zum versorgen eines schienenfahrzeugs mit elektrischer energie - Google Patents

Betrieb einer anordnung mit mehreren verbrennungsmotoren und elektrischen maschinen zum versorgen eines schienenfahrzeugs mit elektrischer energie

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EP2986467A2
EP2986467A2 EP14718374.3A EP14718374A EP2986467A2 EP 2986467 A2 EP2986467 A2 EP 2986467A2 EP 14718374 A EP14718374 A EP 14718374A EP 2986467 A2 EP2986467 A2 EP 2986467A2
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EP
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internal combustion
engine
combustion engines
combustion engine
controller
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Ceased
Application number
EP14718374.3A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Werner Sonnleitner
Andreas Buchner
Michael Kretz
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Alstom Transportation Germany GmbH
Original Assignee
Bombardier Transportation GmbH
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Filing date
Publication date
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Definitions

  • the invention relates to an arrangement for supplying a rail vehicle with electrical energy, wherein the arrangement comprises at least two internal combustion engines, each associated with an electrical machine for generating the electrical energy.
  • the electrical machine is mechanically associated with the arrangement
  • the invention further relates to a method for operating the arrangement and a
  • Rail vehicle with the arrangement Furthermore, the invention relates to a method for producing the arrangement and the rail vehicle.
  • the arrangement is used in particular for supplying electrical traction motors in a rail vehicle with electrical energy and optionally for the purpose of supplying additional auxiliary electrical operations for the operation of the rail vehicle with electrical energy.
  • the rail vehicle is e.g. a locomotive.
  • the invention is not limited thereto. Rather, the rail vehicle may e.g. also be a train bandage.
  • Auxiliary operations are understood to be devices which do not directly produce traction, but in particular can be absolutely necessary for the driving operation of the rail vehicle.
  • Auxiliaries can generally be defined as having their own auxiliary inverter or a plurality of their own
  • Auxiliary inverters are supplied with electrical energy from the usually existing DC link.
  • the ancillary businesses include e.g. Fans and other cooling devices that cool the internal combustion engines, the traction motors and / or other equipment required for driving (e.g., converters).
  • a brake system is required for driving and therefore include components of the brake system such as air compressor to the auxiliary operations.
  • Other examples of auxiliary operations are a fire extinguisher of the
  • auxiliary equipment may be used to distinguish electrical equipment that is merely for the convenience of
  • train busbar with electrical energy.
  • the train busbar is not connected to the DC link via the auxiliary mode inverter or one of the auxiliary mode inverters, but has its own
  • inverters typically, multiple inverters are connected, which in turn generate the AC current at the desired voltage level or in the desired voltage range required for the AC side loads and systems.
  • inverters typically, multiple inverters are connected, which in turn generate the AC current at the desired voltage level or in the desired voltage range required for the AC side loads and systems.
  • Inverters can be provided on the DC side DC-DC converter and / or on the AC side of transformers to change the voltage level.
  • Other electrical converters may be connected to the DC link either directly or indirectly.
  • other electrical consumers such as e.g. For the comfort of passengers existing electrical equipment such as light, air conditioning and information systems, with electrical energy from the
  • Inverter as the auxiliary equipment required for driving.
  • a plurality of traction motors of the rail vehicle via one or more traction inverters; a Switzerlandstromsammelschiene via an additional converter or directly; Auxiliaries required for driving via an auxiliary inverter.
  • further converters may be connected to the intermediate circuit, for example for the purpose of implementing superfluous energy, which is fed into the intermediate circuit during braking of the rail vehicle, into heat.
  • An example of such an arrangement is described in WO 2009/077184 A1.
  • the invention relates to the case that more than one internal combustion engine is present and in each case at least one electric machine is coupled to the internal combustion engine. It is therefore possible that only a part of the existing electrical machines generates electrical energy, while at the same time another part of the electrical machines is operated as a motor, in particular to the associated
  • the moving parts of the internal combustion engine do not move. This state is referred to as the shutdown state. In this state, no fuel is introduced into the combustion chambers of the engine.
  • the moving parts of the internal combustion engine are driven by the electric machine which is coupled to the engine. Also in this case
  • the internal combustion engine generates mechanical power. Accordingly, the electric machine coupled to the engine is driven and generates electric power. In this condition, fuel is introduced into the combustion chambers and burned to produce the mechanical power.
  • the invention relates to the case that temporarily at least one of the internal combustion engines is turned off.
  • a plurality of engine-engine combinations offer advantages in part-load operation of the rail vehicle, ie, in an operation that does not require the maximum possible electrical power.
  • partial load operation the mechanical performance of only a part of the internal combustion engines is sufficient to achieve the required provide electrical power.
  • the part-load operation also has the advantage that the
  • Combustible engine-to-engine combinations may be present, and preferably each combination may be operated independently of the other combinations either at idle or at the optimum power point.
  • more than two modes of operation may be set for each combination, e.g. in addition to the two modes mentioned, a medium power operation of the electric machine operated as a generator.
  • cooling liquid is present in a cooling circuit for cooling the internal combustion engine, wherein the cooling liquid is preheated as needed.
  • the energy required for the preheating can be obtained in particular by conversion of electrical energy into heat, by exothermic chemical processes (in particular the combustion of fossil fuels) and / or by release of stored thermal energy (optionally by discharging a latent heat storage).
  • WO 2008/089571 A1 a method for controlling a desired total output power of a vehicle is known, which has a plurality of energy sources. These energy sources output electric power to a common DC voltage intermediate circuit. There will be a number of
  • the DC power supply circuit to supply power.
  • the energy sources are activated according to the scheme. If the output power of one of
  • Adjusted control parameters of the power source to correct the difference.
  • the selection can happen at random or in one
  • the internal combustion engines can be preheated before starting.
  • the start of an internal combustion engine is preferred, at least if otherwise a cooling of the internal combustion engine below a predetermined for the start
  • Internal combustion engine takes place in particular compared to a scheme according to which the internal combustion engines are selected without consideration of the cooling for the generation of electrical energy.
  • Internal combustion engine must have or exceed a predetermined minimum value, it is in particular a coolant temperature in a cooling circuit for cooling the internal combustion engine.
  • Minimum temperature can in particular during a standstill of the
  • Rail vehicle eg stop at a train station or a stop
  • the generation of the electrical power can be based on the internal combustion engines already operated before the start of the pre-cooling internal combustion engine (this can also be just an internal combustion engine). and in addition to the newly started internal combustion engine. However, it is also possible to switch off at least one already in operation internal combustion engine after the start of the endangered before cooling internal combustion engine. However, a restarted
  • Combustion engine are first supplied with fuel in a period of time after startup and generate mechanical energy by combustion of the fuel before it is optionally driven in idle mode by the associated electric machine.
  • preheating systems for a plurality of internal combustion engines are coupled together. Due to the design, it may be inadmissible to use the common preheating system only for one of the internal combustion engines for preheating, while another internal combustion engine is in operation. If none of the internal combustion engines is in operation with such a preheating plant, one of the
  • inventive solution therefore the availability of internal combustion engines.
  • Combustion engines are connected to each other or be connected by opening corresponding fluid valves. There is provided a heating device for heating the cooling liquid. Due to the connection of the cooling circuits, this heating device can be used for the preheating of all internal combustion engines, whose liquid cooling circuits are interconnected. In particular, it can be determined by a controller of the arrangement how many of the internal combustion engines are to be operated during an operating period of the rail vehicle. When selecting the internal combustion engines to be operated, it is then considered according to the invention whether one or more of the internal combustion engines are threatened with cooling down.
  • a scheme may be given, taking into account the current operating state of the arrangement with multiple internal combustion engines, taking into account the current requirements for the arrangement and optionally also future requirements for the arrangement and further optionally under
  • prioritization of internal combustion engines may be accomplished in accordance with the following two procedures
  • prioritization can only affect the order of starts or stops of
  • the prioritization has an influence on the start and stop of the motors, in particular on the start time or stop time point.
  • engines with higher prioritization are started earlier and / or stopped later.
  • the number of operating hours of the higher-priority engines therefore increases more than that of the less prioritized engines.
  • the average utilization of the higher-priority internal combustion engines decreases, because the proportion of periods with idling of the engine increases.
  • the prioritization may impact the distribution of the required mechanical power of the internal combustion engines. Higher prioritized engines then generate in part-load operation a higher performance than lower priority engines. The performance is therefore divided unevenly.
  • a so-called static prioritization can be performed in the selection of the internal combustion engines for the operation, i. a prioritization according to long-term, slowly changing criteria, and preferably also a dynamic prioritization in selection, according to short-term criteria that are weighted higher than the criteria of static prioritization.
  • one of several possible criteria for dynamic prioritization may be the start of an internal combustion engine threatened with cooling.
  • Other criteria of dynamic prioritization are e.g. known limitations on the availability of one or more of the internal combustion engines, e.g. in a known error, and / or excessive loading of a particulate filter in the exhaust system of one or more of the
  • the criteria of dynamic prioritization which are to be weighted higher than the criteria of static prioritization, are generally formulated in particular criteria, the non-observance of which may endanger components of the rail vehicle and in particular the arrangement with the internal combustion engines and / or the driving operation.
  • One criterion of static prioritization is e.g. the operation of the individual internal combustion engines carried out in the same way over relatively long periods of time. In particular, the operating hours, the fuel consumption, the number of executed revolutions of the moving parts of the internal combustion engine and / or the generated mechanical energy can be taken into account. Alternatively or additionally, the selection of the motors to be operated may be random, according to a stochastic distribution and / or rotational principle. Another criteria of static prioritization is e.g. the number of starts for each
  • the driver can specify or influence the number.
  • the driver of the selection can also optionally influence the driver or he can even directly specify which internal combustion engine is to be started next and / or the power of which internal combustion engine is to be increased or reduced. Stopping an internal combustion engine, the driver can optionally specify directly.
  • an order for starting the internal combustion engines can be determined.
  • the generated electric power needs to be increased, e.g. if a corresponding increased request is made, then the order may be first in the order
  • the order given by a selection scheme or obtained according to the selection scheme order for the start of the internal combustion engines can be changed. For example, If an internal combustion engine to be started next according to the sequence is not started and instead an internal combustion engine threatened by cooling is started. In particular, therefore, a rearrangement of the order of the internal combustion engines to start to take place. The start of an internal combustion engine threatened by cooling does not necessarily have to be carried out immediately.
  • the resulting static prioritization is preferably changed by the dynamic prioritization.
  • the reason for the change in the static prioritization due to the dynamic prioritization is, for example, a fault in the motor (for example because of too high temperatures, insufficient quantities, in particular levels of equipment or too high rotational speeds).
  • the prioritization is preferably designed by appropriate additional criteria so that the number of starts is increased as little as possible.
  • additional criteria are e.g. the temperature of the internal combustion engines, hysteresis in the execution of starts and stops (i.e., a chill-threatened internal combustion engine being started must reach a predetermined minimum temperature before it may be shut off again) and / or a delay in the execution of a stop of a
  • deactivated combustion engines are only cooled as far as necessary.
  • fans are used.
  • the fan associated with a combination generates a cooling air flow predominantly or exclusively through the room, the combustion engine-machine combination assigned to it.
  • the Fan operated only when a temperature of the engine-engine combination exceeds a predetermined limit and when the associated internal combustion engine is in operation (ie the moving parts of the engine to move), ie it generates a cooling air flow through the space in which the assigned internal combustion engine is in operation or is stationary.
  • the Fan operated only when a temperature of the engine-engine combination exceeds a predetermined limit and when the associated internal combustion engine is in operation (ie the moving parts of the engine to move), ie it generates a cooling air flow through the space in which the assigned
  • Combustion engine-machine combination is located. The following will be the
  • Ventil or fans associated with an internal combustion engine / engine combination referred to as a ventilation unit.
  • the various ventilation units of the engine-engine combinations make up a total of
  • the said temperature limit value is also referred to below as the second predetermined temperature limit value, in order to distinguish it from a first predetermined temperature limit value that can be used for the determination as to whether an internal combustion engine has cooled down so far that it should be restarted.
  • the ventilation unit associated with an engine / engine combination may remain off (for example, the fan remains or the fans of the ventilation unit remain off) until a temperature limit of the engine temperature (which in the description of an embodiment is also hereafter referred to as third
  • Temperature limit is called) is reached or exceeded.
  • the temperature limit is in particular above the first predetermined
  • Rail vehicle with electrical energy the arrangement comprising:
  • At least two internal combustion engines each have an associated electrical machine for generating the electrical energy, wherein the electric machine is mechanically coupled to the internal combustion engine, so that they at a Generator operation of the electric machine is driven by the internal combustion engine, so that at least a first and a second engine-engine combination is formed,
  • controller is configured to start the internal combustion engines individually when needed
  • At least one preheating device configured to preheat the internal combustion engines before starting
  • controller is configured during operation of one of
  • the invention further relates to a rail vehicle having the arrangement according to one of the embodiments disclosed in this specification and the figures.
  • an associated electrical machine for generating the electrical energy wherein the electric machine is mechanically coupled to the internal combustion engine, so that it is driven in a generator operation of the electric machine by the internal combustion engine, so that at least a first and a second internal combustion engine-machine combination is formed,
  • controller is configured to start the internal combustion engines individually when needed
  • Pre-heat internal combustion engines before starting a temperature-determining device which is thermally coupled to the internal combustion engines and which is connected via a signal connection with the controller to transmit information about temperatures of the internal combustion engines to the controller,
  • controller is configured during operation of one of
  • the controller may be part of a higher-level control of the rail vehicle, which also controls the traction motors of the rail vehicle and / or power converters that generate power, in particular for the operation of the traction motors, the auxiliary units and / or other electrical loads in the rail vehicle.
  • These converters are in particular connected to a common DC voltage intermediate circuit, in which the electrical machines feed electrical energy via a rectifier.
  • the temperature-determining device has in particular for each of
  • Engine-engine combinations at least one temperature sensor, which measures the temperature of the combination.
  • the temperature sensor can be a coolant temperature used for cooling the internal combustion engine
  • the temperature sensor is in this case in one
  • Coolant circuit arranged, e.g. in a section of the
  • Coolant circuit which is in direct contact with the internal combustion engine.
  • the phrase "reaches or falls below a predetermined temperature limit" refers to two different cases.
  • the condition for the start of the other internal combustion engine i. of the internal combustion engine threatened with cooling, if the predetermined temperature limit value is reached due to the cooling down, ie. the determined temperature is equal to the temperature limit.
  • the condition is met when the determined temperature is the predetermined
  • an electric machine which is mechanically coupled to the internal combustion engine, so that in a generator operation of the electric machine of the
  • Internal combustion engine is driven and so that at least a first and a second engine-engine combination is formed
  • the internal combustion engines are optionally preheated as needed before starting,
  • the controller starts another one of the internal combustion engines when, due to cooling of the other internal combustion engine, a detected temperature of the other internal combustion engine reaches or falls below a first predetermined temperature limit value.
  • the controller can start the other internal combustion engine when reaching or falling below the predetermined temperature limit, although a
  • the controller or a higher-level controller can determine the required engine power.
  • part-load operation that is, when the maximum possible power of the arrangement is not required, the situation may arise that at least one of the internal combustion engines of the arrangement can be switched off. If now a shutdown internal combustion engine is threatened with cooling, which in particular by detecting one of the o.g. Conditions based on a comparison of the determined
  • Temperature is detected with the predetermined temperature limit, the threat of cooling internal combustion engine is started, although this is not necessary for the generation of the required engine power. This can also apply if the required engine power remains the same when the specified condition occurs or even decreases.
  • the controller, the engine power of the already running internal combustion engine or already in operation can also apply if the required engine power remains the same when the specified condition occurs or even decreases.
  • Combustion engines reduce as soon as the other engine is started and to a total engine power of all in operation
  • Combustion engines contributes.
  • Stop internal combustion engine i. to be taken out of service if the internal combustion engine threatened by cooling is started. This is particularly advantageous if too frequent stops and starts of internal combustion engines are to be avoided.
  • the arrangement may have a ventilation device for aerating and thus for cooling the engine-engine combinations.
  • Each of the engine-engine combinations is one of several ventilation units of the
  • Ventilation device assigned so that the ventilation units during their
  • each of the engine-engine combinations is combined with at least one temperature sensor and / are the
  • Temperature sensor or the temperature sensors of their associated motor-machine combination meets a temperature criterion, namely either less than the second predetermined temperature limit value is less than or equal to the second predetermined temperature limit.
  • a third temperature limit value is preferably predetermined which is higher than the second predetermined temperature limit value. For example, lie the second
  • the associated aeration unit is / are turned on regardless of whether the temperature is
  • Combustion engine of the combination is in operation or out of service. This can Overheating of components of the engine-engine combination counteracted in any case, even if external influences and / or other
  • Rail vehicle even when it is stationary (for example, when staying in a train station), but at least one of the internal combustion engines is in operation. Therefore, if the rail vehicle is stationary, the maximum number of simultaneously operated ventilation units may be limited to a value less than the number of ventilation units present. This is based on the idea that the maximum possible total power of the internal combustion engines is never needed when the rail vehicle is at a standstill. In addition, the rail vehicle is often quiet when it is in a train station or at a stop.
  • the maximum number of ventilation units operated at standstill of the rail vehicle is set at two. This means that even when operating more than one internal combustion engine and in particular more than two internal combustion engines at standstill of
  • Ventilation units Rail vehicle only two ventilation units are operated.
  • the selection of the ventilation units to be operated can be made on the basis of various criteria, in particular the noise formation, the temperature in the engine room and the temperature difference between the different combustion engines in the
  • Ventilation power is set. In particular, this can be done by adjusting
  • AC can be achieved, with which the ventilation unit is supplied.
  • the electrical contactors of the electrical machine for electrical connection of the machine to the electrical system and in particular to the DC link and the mechanical
  • Vibration damper of the internal combustion engine with a Vibration damper of the internal combustion engine with a.
  • a first step upon reaching a fourth predetermined temperature limit (e.g., 60 ' ⁇ ) by the temperature reading, the AC frequency of the fan supply current is set to
  • Maximum value increased (e.g., 60 Hz).
  • the AC frequency is lower and either constant at its minimum value (e.g., 45 Hz) or is steadily or gradually increased with increasing temperature until reaching the fourth
  • the said alternating current frequency is achieved in particular by appropriate control of an auxiliary converter, which is connected to the DC voltage intermediate circuit, in which the electrical machines feed electrical energy.
  • a fifth temperature limit can be specified. If the temperature reading reaches the fifth predetermined value
  • the power of the associated internal combustion engine can be reduced, in particular by lowering the speed of the internal combustion engine to an idle speed.
  • At least one of the ventilation units and are preferably all ventilation units each provided with a fan protection switch. Furthermore, the function of this circuit breaker can be monitored, eg via additional electrical contacts of the circuit breaker. The fan protection switch shuts off the fan or fans when the electric motor of the
  • Ventilator is overloaded, e.g. in a winding short circuit.
  • the performance of the ventilation unit and optionally even all other ventilation units in operation is increased and, in particular, increased to the maximum possible ventilation performance when monitoring the ventilation unit
  • Fan protection switch detects that the fan protection switch is no longer functional.
  • the same measure can alternatively or additionally be taken if the temperature sensor of the engine / machine combination is defective or the corresponding temperature measurement value is no longer detectable for other reasons (for example in the case of a defect of the evaluation device for evaluating the temperature measurement value).
  • the maximum ventilation performance is again adjusted by the frequency of the electrical supply current to their
  • Fig. 1 shows an embodiment of an arrangement for supplying at least one
  • Fig. 3 is a plan view of a machine room with three engine-engine combinations, each associated with a ventilation unit, and
  • FIG. 4 is a flowchart showing the procedure of controlling the operation of a plurality of engine-engine combinations.
  • the embodiment shown in Fig. 1 has a plurality of
  • 3n is e.g. around permanent magnet synchronous motors. In each case three copies of the components are shown, whereby the three points between the
  • Combinations 1 b, 3b and 1 n, 3n indicate that there are more copies available could be.
  • the internal combustion engines 1 are each coupled to the associated electric machine 3 via a drive shaft with a coupling 2a, 2b, 2n.
  • Each of the combinations 1, 3 is connected via a three-phase connecting line 4a, 4b, 4n to a generator rectifier 5a, 5b, 5n associated with the combination 1, 3.
  • the rectifiers 5 are connected to a DC intermediate circuit with the lines 8, 10.
  • the motors 1 are each combined with a cooling circuit 18a, 18b, 18n in which circulates cooling fluid during operation of the cooling circuit 18 and the engine 1 cools.
  • Each cooling circuit 18 is combined with at least one temperature sensor 19a, 19b, ... 19n, which measures the temperature of the cooling liquid.
  • the temperature sensors 19 are connected via a signal connection to a controller 17 which controls the operation of the combinations 1, 3.
  • Engine 1 can start and stop.
  • An auxiliary mode inverter 12 is connected with its two DC-side connecting lines to the lines 8, 10 of the DC link. With its AC side of the auxiliary inverter 12 is electrically connected to ventilation units 13 for ventilation and thus cooling of the engine-engine combinations 1, 3, wherein the ventilation units 13 are shown schematically by a rectangle.
  • FIG. 3 shows a concrete one
  • a traction motor inverter 14 and a bus-bar inverter 15 are connected to the DC link.
  • the traction motor inverter 14 supplies at least one traction motor with alternating current and thus with electrical energy.
  • Busbar inverter 15 supplies via a train busbar 16 electrical consumers such as air conditioning, heating, lighting system.
  • the auxiliary mode inverter 12 or another, not shown auxiliary mode inverter supply additional auxiliary services with electrical energy from the DC voltage intermediate circuit.
  • the decision to shut down the engine or idle operation may make automatic control, e.g. a driver assistance system.
  • the driver i. of the
  • the number of combinations 1, 3, to which the generation of electrical energy is to be divided can in particular be made depending on the instantaneous power requirement or on the required power requirement.
  • the power requirement or the power requirement can be compared with predetermined power thresholds for which information for the operation of the engine-machine combinations is stored.
  • Fig. 2 inputs, e.g. the driver or the driver assistance system for the operation of a controller shown in Fig. 2 represented by the block INP. They are transmitted to a higher-level vehicle control TOP.
  • the higher-level vehicle control TOP has, in particular, the function of operating variables such as e.g. to create the power balance of the controlled engine-engine combinations and to prioritize the selection of those to be operated
  • Combustion engines of the arrangement to meet.
  • the higher-level vehicle controller TOP controls the operation of a subordinate engine-machine control REG.
  • This subordinate control REG has the task of controlling the starting and stopping of the individual internal combustion engines of the arrangement MOT (as indicated by arrow B) and, in particular, to a load which is uniform over an extended period of time or to ensure uniform operation of internal combustion engines.
  • the combination of the controls TOP, REG is an embodiment of the controller 17 shown in FIG. 1.
  • double arrow C indicates, the higher-level controller TOP and the lower-level controller REG exchange information with each other during operation.
  • the subordinate controller REG transmits information about the uniform or non-uniform use of each internal combustion engine to the
  • the higher-level controller TOP transmits to the lower-level controller REG, in particular for each of the internal combustion engines, a desired power value and / or the specification as to which internal combustion engines are to be in operation (arrow A).
  • Subordinate control REG transmits power and / or speed setpoints to the motor-machine combinations in addition to the start and stop commands.
  • the electrical consumers which are in particular the traction motors, the auxiliary services and the consumers supplied via the Switzerlandsammeischiene, are shown schematically in Fig. 2 by the block CON.
  • Control commands or other specifications can be transmitted to the consumers by the higher-level control TOP (arrow G), e.g. Traction forces for the traction system and braking forces for the
  • the consumers CON can transmit information about their operation (e.g., actual electrical power or forces) and error messages to the parent controller TOP (arrow D).
  • EXH shows the exhaust system of internal combustion engines. This also includes particulate filters, especially if they are diesel engines. Of the
  • Particulate filters will provide information about their particle loading
  • the cooling device KUL for cooling the internal combustion engines or the engine-engine combinations transmits to the higher-level control TOP information about their operation, such as, e.g. Temperatures and error messages (arrow F).
  • the higher-level control TOP information about their operation such as, e.g. Temperatures and error messages (arrow F).
  • Cooling unit KUL is combined with a preheating device, which can heat the cooling liquid in a cooling circuit, in order to preheat the engine before a start.
  • the timing at which internal combustion engines are started or stopped during a partial load operation depends in particular on the current and future total power requirements. If the future total power requirement is not known, as is the case, for example, with a present stored load profile or in the case of a suitably configured driver assistance system, then it is possible in particular for the driver to communicate information about the future power requirement to the control system. For example, the driver can in this way communicate a forecast of the future total power requirement to the system. The driver can do this eg by selecting a predefined operating mode. Alternatively or additionally, the driver may enter the engines to be operated or at least the number of engines to be operated.
  • FIG. 3 In the specific embodiment of FIG. 3, four engine-engine combinations are arranged together in a machine room 21, which has a central aisle 22.
  • the space for the driver is e.g. to the right of the machine room 21, as indicated by the arrow on the right in FIG. 3.
  • Internal combustion engines e.g. Diesel engines are denoted by the reference numerals DM1, DM2, DM3 and DM4.
  • Some vibration dampers of the motors DM are designated by small circles by the reference numerals 23a to 23d.
  • Each of the motors DM is mechanically coupled via an unspecified drive shaft with an electric machine G1, G2, G3, G4. In the drive train between the
  • a respective temperature sensor 25a, 25b, 25c, 25d is arranged.
  • the engine-engine combinations are arranged in a common, not completely sealed in parts engine room 21, so that within the
  • Engine room 21 an air exchange can take place.
  • the side walls 26a, 26b of the engine room 21, which also form the outer walls of the rail vehicle are air inlet openings, each with at least one fan 27a, 27b, 27c, 27d.
  • the fans 27 draw air from the environment of the rail vehicle through the side walls 26 into the engine room, each of the ventilation units being associated with one of the engine-engine combinations, ie, the intake air flow primarily cools the associated combination.
  • the air outlet is located eg in the roof area of the engine room. The fans in particular operated depending on the temperature readings, respectively
  • Combined engine-engine combination associated temperature sensor 25 measures.
  • the cooling air sucked in from outside by the ventilation units during their operation initially flows along the internal combustion engine DM and then past the electric machine G until the heated cooling air at the top of the roof exits again into the environment.
  • the temperature sensors are arranged in the engine room so that the components to be protected from overtemperature, such as the clutch between the engine and engine, the electrical machine guns and the vibration damper 23 can be monitored for overtemperature.
  • the highest measured temperature value of the engine-machine combination is used as the temperature measurement value for the control of the assigned ventilation unit at any time.
  • step S1 at the beginning of the operation of a rail vehicle, first all internal combustion engines of the arrangement are started, optionally successively, as is known per se from the prior art. In the following step S2, a part of the internal combustion engines is switched off again, since in the current operating phase, only a partial load operation should take place. Alternatively, not all internal combustion engines are started in step S1, so that in step S2 no internal combustion engine is switched off again or less internal combustion engines are switched off again. In particular, the internal combustion engine (s) that has not yet been commissioned are preheated in this case.
  • step S3 the temperatures are turned off
  • step S4 Internal combustion engines monitored. If it is determined that the temperature of one of the internal combustion engines falls below a predetermined temperature limit, the engine (again) is started (step S4) to avoid a cooling with subsequent preheating of the engine.
  • step S5 a subsequent operating phase (step S5), which may alternatively take place before or during the operating phase of steps S2 and S3, the temperature of at least one of the engine-engine combinations is continuously monitored and a ventilation device for ventilation and thus cooling of the associated

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Versorgen eines Schienenfahrzeugs mit elektrischer Energie, wobei die Anordnung aufweist: - zumindest zwei Verbrennungsmotoren (1), - für die zumindest zwei Verbrennungsmotoren (1) jeweils eine zugeordnete elektrische Maschine (3) zum Erzeugen der elektrischen Energie, wobei die elektrische Maschine (3) mechanisch mit dem Verbrennungsmotor (1) gekoppelt ist, sodass sie bei einem Generator-Betrieb der elektrischen Maschine (3) von dem Verbrennungsmotor (1) angetrieben wird, sodass zumindest eine erste und eine zweite Verbrennungsmotor-Maschinen-Kombination gebildet ist, - eine gemeinsame Steuerung (17) der Verbrennungsmotor-Maschinen- Kombinationen, wobei die Steuerung (17) ausgestaltet ist, die Verbrennungsmotoren (1) bei Bedarf einzeln zu starten, - zumindest eine Vorwärmeinrichtung (KUL), die ausgestaltet ist, die Verbrennungsmotoren (1) vor einem Start vorzuwärmen, - eine Temperatur-Ermittlungseinrichtung (19), die mit den Verbrennungsmotoren (1) thermisch gekoppelt ist und die über eine Signalverbindung mit der Steuerung (17) verbunden ist, um Informationen über Temperaturen der Verbrennungsmotoren (1) an die Steuerung (17) zu übermitteln, wobei die Steuerung (17) ausgestaltet ist, während eines Betriebes eines der Verbrennungsmotoren (1) einen anderen der Verbrennungsmotoren (1) zu starten, wenn aufgrund einer Abkühlung des anderen Verbrennungsmotors eine von der Temperatur- Ermittlungseinrichtung ermittelte Temperatur des anderen Verbrennungsmotors einen ersten vorgegebenen Temperaturgrenzwert erreicht oder unterschreitet.

Description

Betrieb einer Anordnung mit mehreren Verbrennungsmotoren und elektrischen Maschinen zum Versorgen eines Schienenfahrzeugs mit elektrischer Energie
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Versorgen eines Schienenfahrzeugs mit elektrischer Energie, wobei die Anordnung zumindest zwei Verbrennungsmotoren aufweist, denen jeweils eine elektrische Maschine zum Erzeugen der elektrischen Energie zugeordnet ist. Die elektrische Maschine ist mechanisch mit dem zugeordneten
Verbrennungsmotor gekoppelt, sodass sie bei einem Generator-Betrieb der elektrischen Maschine von dem Verbrennungsmotor angetrieben wird. Der Verbrennungsmotor und die elektrische Maschine bilden eine Verbrennungsmotor-Maschinen-Kombination. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben der Anordnung und ein
Schienenfahrzeug mit der Anordnung. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der Anordnung und des Schienenfahrzeugs.
Die Anordnung dient insbesondere zum Versorgen von elektrischen Traktionsmotoren in einem Schienenfahrzeug mit elektrischer Energie und optional au ßerdem zum Versorgen von zusätzlichen elektrischen Hilfsbetrieben für den Betrieb des Schienenfahrzeugs mit elektrischer Energie. Bei dem Schienenfahrzeug handelt es sich z.B. um eine Lokomotive. Die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Vielmehr kann das Schienenfahrzeug z.B. auch ein Zugverband sein.
Unter Hilfsbetrieben werden Einrichtungen verstanden, die zwar nicht unmittelbar Traktion erzeugen, insbesondere aber für den Fahrbetrieb des Schienenfahrzeugs zwingend erforderlich sein können. Hilfsbetriebe können allgemein dadurch definiert werden, dass sie über einen eigenen Hilfsbetriebe-Wechselrichter oder eine Mehrzahl eigener
Hilfsbetriebe-Wechselrichter aus dem üblicherweise vorhandenen Gleichspannungs- Zwischenkreis mit elektrischer Energie versorgt werden. Zu den Hilfsbetrieben gehören z.B. Ventilatoren und andere Kühleinrichtungen, die die Verbrennungsmotoren, die Traktionsmotoren und/oder andere für den Fahrbetrieb erforderliche Einrichtungen (z.B. Stromrichter) kühlen. Ferner ist für den Fahrbetrieb eine Bremsanlage erforderlich und gehören daher Komponenten der Bremsanlage wie Luftkompressor zu den Hilfsbetrieben. Weitere Beispiele für Hilfsbetriebe sind eine Feuerlöscheinrichtung des
Schienenfahrzeugs, elektronische Einrichtungen zur Steuerung des Betriebs des
Schienenfahrzeugs, Batterieladegeräte, für den Fahrbetrieb zumindest zeitweise erforderliche Heizungen, z.B. Scheibenheizung der Frontscheibe, und/oder Beleuchtungseinrichtung im Fahrerabteil. Optional können von den Hilfsbetrieben elektrische Einrichtungen unterschieden werden, die lediglich für den Komfort von
Passagieren zur Verfügung stehen, wie zum Beispiel Leuchten in Fahrzeug-Abteilen. Solche elektrischen Einrichtungen werden üblicherweise in Zügen über die so genannte Zug-Sammelschiene mit elektrischer Energie versorgt. Die Zug-Sammelschiene ist nicht über den Hilfsbetriebe-Wechselrichter oder einen der Hilfsbetriebe-Wechselrichter mit dem Gleichspannungs-Zwischenkreis verbunden, sondern über einen eigenen
Wechselrichter.
Es ist bekannt, dass die von den elektrischen Maschinen erzeugte elektrische Energie über zumindest einen Gleichrichter (im Folgenden: Generator-Gleichrichter, da von dem Generator erzeugter Wechselstrom gleichgerichtet wird) in einen Gleichspannungs- Zwischenkreis eingespeist wird. An den Gleichspannungszwischenkreis sind
typischerweise mehrere Wechselrichter angeschlossen, die wiederum den Wechselstrom auf dem gewünschten elektrischen Spannungsniveau oder in dem gewünschten elektrischen Spannungsbereich erzeugen, der für die auf der Wechselspannungsseite angeschlossenen Verbraucher und Systeme benötigt wird. Zusätzlich zu den
Wechselrichtern können auf deren Gleichspannungsseite Gleichspannungswandler und/oder auf deren Wechselspannungsseite Transformatoren vorgesehen sein, um das Spannungsniveau zu verändern. Auch andere elektrische Konverter können an den Gleichspannungs-Zwischenkreis entweder direkt oder indirekt angeschlossen sein. Ferner können au ßer den genannten Hilfsbetrieben auch andere elektrische Verbraucher, wie z.B. für den Komfort von Passagieren vorhandene elektrische Einrichtungen wie Licht, Klimaanlage und Informationssysteme, mit elektrischer Energie aus dem
Gleichspannungs-Zwischenkreis versorgt werden, z. B. über einen anderen
Wechselrichter als die für den Fahrbetrieb erforderlichen Hilfsbetriebe.
Z.B. sind an den Gleichspannungs-Zwischenkreis angeschlossen: eine Mehrzahl von Traktionsmotoren des Schienenfahrzeugs über ein oder mehrere Traktionswechselrichter; eine Zugstromsammelschiene über einen zusätzlichen Konverter oder unmittelbar; für den Fahrbetrieb erforderliche Hilfsbetriebe über einen Hilfsbetriebe-Wechselrichter. Ferner können weitere Konverter an dem Zwischenkreis angeschlossen sein, z.B. zum Zweck der Umsetzung überflüssiger Energie, die beim Bremsen des Schienenfahrzeugs in den Zwischenkreis eingespeist wird, in Wärme. Ein Beispiel einer solchen Anordnung ist in WO 2009/077184 A1 beschrieben. Die Erfindung betrifft den Fall, dass mehr als ein Verbrennungsmotor vorhanden ist und jeweils zumindest eine elektrische Maschine mit dem Verbrennungsmotor gekoppelt ist. Es ist daher möglich, dass lediglich ein Teil der vorhandenen elektrischen Maschinen elektrische Energie erzeugt, während gleichzeitig ein anderer Teil der elektrischen Maschinen als Motor betrieben wird, insbesondere um den zugeordneten
Verbrennungsmotor im Leerlaufbetrieb anzutreiben. Dies hat den Vorteil, dass die Kraftstoff zufuhr zu dem Verbrennungsmotor abgeschaltet werden kann. Alternativ ist es aber auch möglich, dass zumindest einer der Verbrennungsmotoren lediglich bei niedriger Drehzahl läuft und daher von der oder den zugeordneten elektrischen Maschinen lediglich eine geringe elektrische Leistung erzeugt wird, die z.B. nicht oder nicht nennenswert zu der elektrischen Leistung beiträgt, die in den Gleichspannungs-Zwischenkreis eingespeist wird.
Grundsätzlich soll zwischen folgenden Betriebszuständen eines Verbrennungsmotors unterschieden werden:
Die beweglichen Teile des Verbrennungsmotors bewegen sich nicht. Dieser Zustand wird als der abgeschaltete Zustand bezeichnet. In diesem Zustand wird kein Kraftstoff in die Verbrennungsräume des Motors eingebracht.
Die beweglichen Teile des Verbrennungsmotors bewegen sich angetrieben durch die elektrische Maschine, die mit dem Motor gekoppelt ist. Auch in diesem
Zustand wird kein Kraftstoff in die Verbrennungsräume des Motors eingebracht dieser Zustand wird als Schubabschaltung bezeichnet.
Der Verbrennungsmotor erzeugt mechanische Leistung. Dementsprechend wird die mit dem Motor gekoppelte elektrische Maschine angetrieben und erzeugt elektrische Energie. In diesem Zustand wird Kraftstoff in die Verbrennungsräume eingebracht und verbrannt, um die mechanische Leistung zu erzeugen.
Insbesondere betrifft die Erfindung den Fall, dass vorübergehend wenigstens einer der Verbrennungsmotoren abgeschaltet wird.
Eine Mehrzahl von Verbrennungsmotor-Maschinen-Kombinationen bietet Vorteile im Teillastbetrieb des Schienenfahrzeugs, d.h. in einem Betrieb, in dem nicht die maximal mögliche elektrische Leistung benötigt wird. Im Teillastbetrieb reicht die mechanische Leistung lediglich eines Teils der Verbrennungsmotoren aus, um die erforderliche elektrische Leistung bereitzustellen. Neben einer Reduktion des Kraftstoffverbrauchs der Verbrennungsmotoren hat der Teillastbetrieb auch den Vorteil, dass die
Geräuschbelastung der Umgebung geringer ist. Beispielsweise können vier
Verbrennungsmotor-Maschinen-Kombinationen vorhanden sein, wobei vorzugsweise jede Kombination unabhängig von den anderen Kombinationen entweder im Leerlaufbetrieb oder am optimalen Leistungspunkt betrieben werden kann. Optional können für jede Kombination mehr als zwei Betriebsarten eingestellt werden, z.B. zusätzlich zu den beiden genannten Betriebsarten ein Betrieb mit mittlerer Leistung der als Generator betriebenen elektrischen Maschine.
Insbesondere wird hiermit für die weiteren möglichen Merkmale einer Anordnung mit mehreren Verbrennungsmotor-Maschinen-Kombinationen auf die internationale
Patentanmeldung mit der Anmeldenummer PCT/EP 2012/052705 Bezug genommen, die am 16. Februar 2012 eingereicht wurde. Insbesondere wird der gesamte Inhalt dieser Anmeldung hiermit in die vorliegende Anmeldung aufgenommen.
Es ist bekannt, die Verbrennungsmotoren vorzuwärmen, bevor sie gestartet werden. Insbesondere ist in der Praxis Kühlflüssigkeit in einem Kühlkreislauf zum Kühlen des Verbrennungsmotors vorhanden, wobei die Kühlflüssigkeit bei Bedarf vorgewärmt wird. Die für die Vorwärmung benötigte Energie kann insbesondere durch Umsetzung elektrischer Energie in Wärme, durch exotherme chemische Prozesse (insbesondere die Verbrennung fossiler Brennstoffe) und/oder durch Freisetzung gespeicherter thermischer Energie (optional durch Entladung eines Latentwärmespeichers) gewonnen werden.
Aus der WO 2008/089571 A1 ist ein Verfahren zum Steuern einer gewünschten Gesamt- Ausgangsleistung eines Fahrzeugs bekannt, das eine Mehrzahl von Energiequellen aufweist. Diese Energiequellen geben elektrische Leistung auf einen gemeinsamen Gleichspannungszwischenkreis aus. Es wird eine Anzahl von zu verwendenden
Energiequellen ausgewählt, und zwar entsprechend einem Schema, um dem
Gleichspannungszwischenkreis Leistung zuzuführen. Die Energiequellen werden entsprechend dem Schema aktiviert. Wenn die Ausgangsleistung einer der
Energiequellen sich von einer Ziel-Ausgangsleistung unterscheidet, werden
Steuerparameter der Energiequelle angepasst, um den Unterschied zu korrigieren. In dem konkreten Ausführungsbeispiel der Fig. 17 in der genannten Druckschrift wird zunächst ermittelt, ob ein warmer Verbrennungsmotor verfügbar ist. In jedem Fall wird bei der Auswahl der Verbrennungsmotoren berücksichtigt, welcher Verbrennungsmotor in der Vergangenheit öfter als andere benutzt wurde, um die Verwendung ungefähr
auszugleichen. Ferner kann die Auswahl zufällig geschehen oder in einem
turnusgemäßen Zyklus. Wenn kein warmer Verbrennungsmotor verfügbar ist, wird der ausgewählte Verbrennungsmotor vorgewärmt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Verfügbarkeit der
Verbrennungsmotoren in einer Anordnung zum Versorgen eines Schienenfahrzeugs mit elektrischer Energie zu erhöhen und dabei den Energieverbrauch zu reduzieren.
Insbesondere in der oben beschriebenen Weise können die Verbrennungsmotoren vor einem Start vorgewärmt werden. Es ist jedoch ein Grundgedanke der vorliegenden Erfindung, eine Vorwärmung der Verbrennungsmotoren nach Möglichkeit zu vermeiden. Bei der Auswahl der Verbrennungsmotoren für die Erzeugung elektrischer Energie wird daher der Start eines Verbrennungsmotors bevorzugt, zumindest wenn andernfalls eine Abkühlung des Verbrennungsmotors unter eine für den Start vorgegebene
Mindesttemperatur stattfindet. Eine Bevorzugung des Starts eines solchen
Verbrennungsmotors findet insbesondere im Vergleich zu einem Schema statt, gemäß dem die Verbrennungsmotoren ohne Berücksichtigung der Auskühlung für die Erzeugung elektrischer Energie ausgewählt werden.
Bei der Temperatur des Verbrennungsmotors, die für einen Start des
Verbrennungsmotors einen vorgegebenen Mindestwert haben oder überschreiten muss, handelt es sich insbesondere um eine Kühlflüssigkeitstemperatur in einem Kühlkreislauf zum Kühlen des Verbrennungsmotors.
Insbesondere in dem oben erwähnten Teillastbetrieb kann es vorkommen, dass einer oder mehrere der Verbrennungsmotoren abgeschaltet werden. Dagegen wird der Betrieb in dem ebenfalls oben erwähnten Fall, in dem der Verbrennungsmotor von der elektrischen Maschine angetrieben wird, als Schubabschaltung bezeichnet. Eine
Abkühlung des Verbrennungsmotors unter die für einen Start vorgegebene
Mindesttemperatur kann insbesondere während eines Stillstandes des
Schienenfahrzeugs (z.B. bei Halt in einem Bahnhof oder einer Haltestelle) stattfinden. Wenn ein vor Auskühlung bedrohter Verbrennungsmotor gestartet wird, der ohne die bevorstehende Auskühlung gemäß einem Steuerungsschema nicht gestartet worden wäre, kann die Erzeugung der elektrischen Leistung auf die bereits vor dem Start des vor Auskühlung bedrohten Verbrennungsmotors betriebenen Verbrennungsmotoren (dies kann auch nur ein Verbrennungsmotor sein) und zusätzlich auf den neu gestarteten Verbrennungsmotor aufgeteilt werden. Es ist jedoch auch möglich, zumindest einen bereits in Betrieb befindlichen Verbrennungsmotor nach dem Start des vor Auskühlung bedrohten Verbrennungsmotors abzuschalten. Allerdings wird ein neu gestarteter
Verbrennungsmotor zunächst in einem Zeitraum nach dem Start mit Kraftstoff versorgt werden und durch Verbrennung des Kraftstoffs mechanische Energie erzeugen, bevor er optional im Leerlaufbetrieb von der zugeordneten elektrischen Maschine angetrieben wird.
Indem ein von Auskühlung bedrohter Verbrennungsmotor gestartet wird, wird Energie für die Vorwärmung des Verbrennungsmotors gespart. Dem liegt der Gedanke zugrunde, dass jedenfalls während des normalen Betriebes des Schienenfahrzeugs sämtliche Verbrennungsmotoren für eine Erzeugung elektrischer Energie zur Verfügung stehen müssen. Ferner werden in vielen Anordnungen zum Erzeugen elektrische Energie für Schienenfahrzeuge Vorwärmanlagen für mehrere Verbrennungsmotoren miteinander gekoppelt. Bauartbedingt kann es unzulässig sein, die gemeinsame Vorwärmanlage auch nur für einen der Verbrennungsmotoren zur Vorwärmung zu nutzen, während ein anderer Verbrennungsmotor in Betrieb ist. Wenn bei einer solchen Vorwärmanlage keiner der Verbrennungsmotoren in Betrieb ist, könnte zwar bei Bedarf einer der
Verbrennungsmotoren oder könnten mehrere der Verbrennungsmotoren vorgewärmt werden. Währenddessen wäre aber der Betrieb sämtlicher Verbrennungsmotoren, die über eine gemeinsame Vorwärmanlage verfügen, unzulässig. Im Fall gemeinsamer Vorwärmanlagen und der genannten Betriebsbeschränkungen erhöht die
erfindungsgemäße Lösung daher die Verfügbarkeit der Verbrennungsmotoren.
Zum Beispiel können die Flüssigkeits-Kühlkreisläufe von zumindest zwei
Verbrennungsmotoren miteinander verbunden sein oder durch Öffnen entsprechender Flüssigkeitsventile miteinander verbunden werden. Es ist eine Erwärmungseinrichtung zur Erwärmung der Kühlflüssigkeit vorgesehen. Aufgrund der Verbindung der Kühlkreisläufe kann diese Erwärmungseinrichtung für das Vorwärmen sämtlicher Verbrennungsmotoren genutzt werden, deren Flüssigkeits-Kühlkreisläufe miteinander verbunden sind. Insbesondere kann von einer Steuerung der Anordnung ermittelt werden, wie viele der Verbrennungsmotoren während eines Betriebszeitraumes des Schienenfahrzeugs zu betreiben sind. Bei der Auswahl der zu betreibenden Verbrennungsmotoren wird dann erfindungsgemäß berücksichtigt, ob ein oder mehrere der Verbrennungsmotoren vor Auskühlung bedroht sind.
Wie bereits erwähnt, kann ein Schema vorgegeben sein, das unter Berücksichtigung des momentanen Betriebszustandes der Anordnung mit mehreren Verbrennungsmotoren, unter Berücksichtigung der momentanen Anforderungen an die Anordnung und optional auch zukünftiger Anforderungen an die Anordnung und ferner optional unter
Berücksichtigung von weiteren Parametern der Anordnung (wie z.B. Fehler eines Verbrennungsmotors) die momentan für die Erzeugung von elektrischer Energie zu nutzenden Verbrennungsmotoren auswählt. Erfindungsgemäß wird jedoch, wenn die Voraussetzungen für den Start eines vor Auskühlung bedrohten Verbrennungsmotors vorliegen, die gemäß dem Schema vorzunehmende Selektion abgeändert, indem der vor Auskühlung bedrohte Verbrennungsmotor gestartet wird.
Beim Betrieb der Anordnung mit mehreren Verbrennungsmotoren kann eine Priorisierung von Verbrennungsmotoren gemäß den folgenden beiden Verfahrensweisen
vorgenommen werden, die optional auch miteinander kombiniert werden können. Erstens kann sich die Priorisierung nur auf die Reihenfolge der Starts oder Stopps der
Verbrennungsmotoren auswirken und optional auch den Wechsel des Betriebes eines oder mehrerer der Verbrennungsmotoren durch Stopp von zumindest einem betriebenen Verbrennungsmotor und Start von zumindest einem anderen Verbrennungsmotor erlauben. Die Priorisierung hat in diesem Fall Einfluss auf den Start und den Stopp der Motoren, insbesondere auf den Startzeitpunkt bzw. Stoppzeitpunkt. Gemäß diesem Verfahren werden Motoren mit höherer Priorisierung früher gestartet und/oder später gestoppt. Die Anzahl der Betriebsstunden der höher priorisierten Motoren erhöht sich daher stärker als die der geringer priorisierten Motoren. Die durchschnittliche Auslastung der höher priorisierten Verbrennungsmotoren sinkt aber, da sich der Anteil der Zeiträume mit Leerlauf des Motors erhöht.
Zweitens kann sich die Priorisierung bei der Aufteilung der benötigten mechanischen Leistung der Verbrennungsmotoren auswirken. Höher priorisierte Motoren erzeugen dann im Teillastbetrieb eine höhere Leistung als niedriger priorisierte Motoren. Die Leistung wird daher ungleichmäßig aufgeteilt.
Insbesondere kann gemäß dem Schema eine sogenannte statische Priorisierung bei der Auswahl der Verbrennungsmotoren für den Betrieb durchgeführt werden, d.h. eine Priorisierung nach langfristigen, langsam ändernden Kriterien, und vorzugsweise auch eine dynamische Priorisierung bei der Selektion, nach kurzfristigen Kriterien, die höher als die Kriterien der statischen Priorisierung gewichtet sind. Eines von mehreren möglichen Kriterien der dynamischen Priorisierung kann erfindungsgemäß der Start eines vor Auskühlung bedrohten Verbrennungsmotors sein. Andere Kriterien der dynamischen Priorisierung sind z.B. bekannte Einschränkungen der Verfügbarkeit von einem oder mehreren der Verbrennungsmotoren, z.B. bei einem bekannten Fehler, und/oder eine zu hohe Beladung eines Partikelfilters im Abgasstrang eines oder mehrerer der
Verbrennungsmotoren. Insbesondere bei Dieselmotoren sind solche Partikelfilter bekannt. Bei einer zu geringen Abgastemperatur wird der Partikelfilter zunehmend beladen. Im Fall einer Erhöhung der Abgastemperatur, die insbesondere durch eine stärkere Belastung (d.h. erhöhte mechanische Leistung) des Verbrennungsmotors erreicht wird, kann die Beladung des Partikelfilters bekanntermaßen wieder reduziert werden.
Die Kriterien der dynamischen Priorisierung, welche höher zu gewichten sind als die Kriterien der statischen Priorisierung, sind allgemein formuliert insbesondere Kriterien, bei deren Nichtbeachtung Komponenten des Schienenfahrzeugs und insbesondere der Anordnung mit den Verbrennungsmotoren und/oder der Fahrbetrieb gefährdet sein kann.
Ein Kriterium der statischen Priorisierung ist z.B. der über längere Zeiträume insgesamt in gleicher weise durchgeführte Betrieb der einzelnen Verbrennungsmotoren. Insbesondere können dabei die Betriebsstunden, der Kraftstoffverbrauch, die Anzahl der ausgeführten Umdrehungen der beweglichen Teile des Verbrennungsmotors und/oder die erzeugte mechanische Energie berücksichtigt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Auswahl der Motoren, die betrieben werden sollen, zufällig, gemäß einer stochastischen Verteilung und/oder nach dem Rotationsprinzip erfolgen. Ein weiteres Kriterien der statischen Priorisierung ist z.B. die Anzahl der Startvorgänge für die einzelnen
Verbrennungsmotoren, wobei über lange Zeiträume diese Anzahlen gleich groß sein sollen. Bei der Bestimmung der Anzahl der Verbrennungsmotoren, die gleichzeitig betrieben werden sollen, können insbesondere bestimmte Betriebsvorgaben, wie z.B. schnelle Reaktionsfähigkeit für Leistungsänderungen bei Fahrt in hügligem Gelände oder vergleichsweise langsame Reaktionsfähigkeit bei Fahrt im ebenen Gelände,
berücksichtigt werden. Optional kann der Fahrzeugführer die Anzahl vorgegeben oder beeinflussen. Auch das Schema der Selektion kann der Fahrzeugführer optional beeinflussen oder er kann sogar direkt vorgeben, welcher Verbrennungsmotor als nächstes gestartet werden soll und/oder die Leistung von welchem Verbrennungsmotor gesteigert oder verringert werden soll. Auch das Stoppen eines Verbrennungsmotors kann der Fahrzeugführer optional unmittelbar vorgeben.
In jedem Fall (nicht nur im Fall einer zusätzlichen dynamischen Priorisierung) kann insbesondere gemäß den zuvor genannten Kriterien der statischen Priorisierung eine Reihenfolge für den Start der Verbrennungsmotoren ermittelt werden. Insbesondere wenn die erzeugte elektrische Leistung erhöht werden muss, z.B. wenn eine entsprechende erhöhte Anforderung gestellt wird, kann dann der in der Reihenfolge erste
Verbrennungsmotor gestartet werden. Alternativ oder zusätzlich ergibt sich aus dem Schema, ob bei einem Teillastbetrieb zunächst die Leistung eines bereits betriebenen Verbrennungsmotors erhöht wird und/oder ob zumindest ein zusätzlicher
Verbrennungsmotor gestartet wird.
Gemäß der Erfindung kann die durch ein Selektionsschema vorgegebene oder die gemäß dem Selektionsschema erhaltene Reihenfolge für den Start der Verbrennungsmotoren verändert werden. Z.B. wird ein gemäß der Reihenfolge als nächstes zu startender Verbrennungsmotor nicht gestartet und stattdessen ein vor Auskühlung bedrohter Verbrennungsmotor gestartet. Insbesondere kann daher eine Umordnung der Reihenfolge der zu startenden Verbrennungsmotoren stattfinden. Der Start eines vor Auskühlung bedrohten Verbrennungsmotors muss nicht unbedingt sofort ausgeführt werden.
Vorzugsweise werden bei der statischen Priorisierung die Anzahl der Betriebsstunden und ferner auch der Kraftstoffverbrauch langfristig gleichmäßig auf die vorhandenen
(insbesondere auf die fehlerfrei arbeitenden) Verbrennungsmotoren aufgeteilt. Die sich daraus ergebende statische Priorisierung wird jedoch vorzugsweise von der dynamischen Priorisierung verändert. Insbesondere bedeutet dies, dass ein Motor trotz höherer statischer Priorisierung nicht betrieben wird, wenn dies die dynamische Priorisierung vorgibt. Anlass für die Veränderung der statischen Priorisierung durch die dynamische Priorisierung ist z.B. ein Fehler des Motors (etwa wegen zu hoher Temperaturen, nicht ausreichender Mengen, insbesondere Füllstände von Betriebsmitteln oder zu hoher Drehzahlen).
Im Fall der statischen und insbesondere auch der dynamischen Priorisierung wird die Anzahl der insgesamt stattfindenden Startvorgänge erhöht. Da jeder Startvorgang aber auch Energie verbraucht und zu einem Verschleiß der beteiligten Komponenten führt, wird die Priorisierung durch geeignete Zusatzkriterien vorzugsweise so ausgelegt, dass die Startanzahl so wenig wie möglich erhöht wird. Solche Zusatzkriterien sind z.B. die Temperatur der Verbrennungsmotoren, eine Hysterese bei der Ausführung von Starts und Stopps (d.h. ein vor Auskühlung bedrohter Verbrennungsmotor, der gestartet wird, muss eine vorgegebene Mindesttemperatur erreichen, bevor er wieder abgeschaltet werden darf) und/oder eine Verzögerung bei der Ausführung eines Stopps eines
Verbrennungsmotors, der kurz zuvor gestartet wurde (d.h. der von dem Schema ermittelte Stopp wird noch nicht ausgeführt und bei Veränderung der Anforderungen
möglicherweise langfristig nicht ausgeführt).
Bevorzugter Maßen werden abgeschaltete Verbrennungsmotoren nur soweit wie erforderlich gekühlt. Insbesondere ist es üblich, zusätzlich zu der oben erwähnten Flüssigkeitskühlung der Verbrennungsmotoren den Raum, in dem sich der jeweilige Verbrennungsmotor befindet und in dem sich auch die mit ihm kombinierte elektrische Maschine befindet, durch Erzeugen eines Kühlluftstromes durch den Raum zu kühlen. Hierfür werden Ventilatoren eingesetzt. Vorzugsweise ist jeder Raum, in dem sich eine Verbrennungsmotor-Maschinen-Kombination befindet, mit jeweils zumindest einem Ventilator kombiniert. Dabei ist es nicht ausgeschlossen, dass die Räume, in denen sich die verschiedenen Verbrennungsmotor-Maschinen-Kombinationen befinden, miteinander verbunden sind, sodass ein Luftaustausch zwischen den verschiedenen Räumen stattfinden kann. Der einer Kombination zugeordnete Ventilator erzeugt jedoch einen Kühlluftstrom überwiegend oder ausschließlich durch den Raum, der ihm zugeordneten Verbrennungsmotor-Maschinen-Kombination.
Es wird nun vorgeschlagen, zumindest einen Ventilator, der einer Verbrennungsmotor- Maschinen-Kombination zugeordnet ist, abhängig davon zu betreiben, ob der
zugeordnete Verbrennungsmotor in Betrieb ist oder still steht. Insbesondere wird der Ventilator nur dann betrieben, wenn eine Temperatur der Verbrennungsmotor-Maschinen- Kombination einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet und wenn der zugeordnete Verbrennungsmotor in Betrieb ist (d.h. die beweglichen Teile des Motors bewegen sich), d.h. er erzeugt einen Kühlluftstrom durch den Raum, in dem sich die zugeordnete
Verbrennungsmotor-Maschinen-Kombination befindet. Im Folgenden werden der
Ventilator oder die Ventilatoren, der/die einer Verbrennungsmotor-Maschinen- Kombination zugeordnet ist/sind, als Belüftungseinheit bezeichnet. Die verschiedenen Belüftungseinheiten der Motor-Maschinen-Kombinationen bilden insgesamt eine
Belüftungseinrichtung. Der genannte Temperaturgrenzwert wird im Folgenden auch als zweiter vorgegebener Temperaturgrenzwert bezeichnet, um ihn von einem ersten vorgegebenen Temperaturgrenzwert zu unterscheiden, der für die Ermittlung genutzt werden kann, ob sich ein Verbrennungsmotor so weit abgekühlt hat, dass er deshalb wieder gestartet werden soll.
Das Betreiben der Belüftungseinheiten abhängig vom Betrieb des zugeordneten
Verbrennungsmotors und abhängig von der Temperatur hat den Vorteil, dass die
Verbrennungsmotoren langsamer abkühlen und der Start eines vor Auskühlung bedrohten Verbrennungsmotors daher verzögert wird. Dies reduziert die für die Startvorgänge der Verbrennungsmotoren benötigte Energie und reduziert ebenfalls auch den Verschleiß der Verbrennungsmotoren und auch der elektrischen Maschinen. Insbesondere kann die einer Motor-Maschinen-Kombination zugeordnete Belüftungseinheit abgeschaltet bleiben (zum Beispiel bleibt der Ventilator oder bleiben die Ventilatoren der Belüftungseinheit abgeschaltet), bis ein Temperaturgrenzwert der Verbrennungsmotor-Temperatur (der bei der Beschreibung einer Ausführungsform im Folgenden auch als dritter
Temperaturgrenzwert bezeichnet wird) erreicht oder überschritten wird. Dabei liegt der Temperaturgrenzwert insbesondere über dem ersten vorgegebenen
Temperaturgrenzwert, bei dessen Unterschreiten der abgeschaltete Verbrennungsmotor wieder gestartet wird.
Insbesondere wird vorgeschlagen: Eine Anordnung zum Versorgen eines
Schienenfahrzeugs mit elektrischer Energie, wobei die Anordnung aufweist:
- zumindest zwei Verbrennungsmotoren,
- für die zumindest zwei Verbrennungsmotoren jeweils eine zugeordnete elektrische Maschine zum Erzeugen der elektrischen Energie, wobei die elektrische Maschine mechanisch mit dem Verbrennungsmotor gekoppelt ist, sodass sie bei einem Generator-Betrieb der elektrischen Maschine von dem Verbrennungsmotor angetrieben wird, sodass zumindest eine erste und eine zweite Verbrennungsmotor- Maschinen-Kombination gebildet ist,
- eine gemeinsame Steuerung der Verbrennungsmotor-Maschinen-Kombinationen, wobei die Steuerung ausgestaltet ist, die Verbrennungsmotoren bei Bedarf einzeln zu starten,
- zumindest eine Vorwärmeinrichtung, die ausgestaltet ist, die Verbrennungsmotoren vor einem Start vorzuwärmen,
- eine Temperatur-Ermittlungseinrichtung, die mit den Verbrennungsmotoren
thermisch gekoppelt ist und die über eine Signalverbindung mit der Steuerung verbunden ist, um Informationen über Temperaturen der Verbrennungsmotoren an die Steuerung zu übermitteln,
wobei die Steuerung ausgestaltet ist, während eines Betriebes eines der
Verbrennungsmotoren einen anderen der Verbrennungsmotoren zu starten, wenn aufgrund einer Abkühlung des anderen Verbrennungsmotors eine von der Temperatur- Ermittlungseinrichtung ermittelte Temperatur des anderen Verbrennungsmotors einen ersten vorgegebenen Temperaturgrenzwert erreicht oder unterschreitet.
Die Erfindung betrifft ferner ein Schienenfahrzeug, das die Anordnung gemäß einer der Ausgestaltungen aufweist, die in dieser Beschreibung und den Figuren offenbart sind.
Gemäß einem Verfahren zum Herstellen der Anordnung oder des Schienenfahrzeugs mit der Anordnung werden bereitgestellt:
- zumindest zwei Verbrennungsmotoren,
- für die zumindest zwei Verbrennungsmotoren jeweils eine zugeordnete elektrische Maschine zum Erzeugen der elektrischen Energie, wobei die elektrische Maschine mechanisch mit dem Verbrennungsmotor gekoppelt wird, sodass sie bei einem Generator-Betrieb der elektrischen Maschine von dem Verbrennungsmotor angetrieben wird, sodass zumindest eine erste und eine zweite Verbrennungsmotor- Maschinen-Kombination gebildet ist,
- eine gemeinsame Steuerung der Verbrennungsmotor-Maschinen-Kombinationen, wobei die Steuerung ausgestaltet wird, die Verbrennungsmotoren bei Bedarf einzeln zu starten,
- zumindest eine Vorwärmeinrichtung, die ausgestaltet wird, die
Verbrennungsmotoren vor einem Start vorzuwärmen, - eine Temperatur-Ermittlungseinrichtung, die mit den Verbrennungsmotoren thermisch gekoppelt wird und die über eine Signalverbindung mit der Steuerung verbunden wird, um Informationen über Temperaturen der Verbrennungsmotoren an die Steuerung zu übermitteln,
wobei die Steuerung ausgestaltet wird, während eines Betriebes eines der
Verbrennungsmotoren einen anderen der Verbrennungsmotoren zu starten, wenn aufgrund einer Abkühlung des anderen Verbrennungsmotors eine von der Temperatur- Ermittlungseinrichtung ermittelte Temperatur des anderen Verbrennungsmotors einen ersten vorgegebenen Temperaturgrenzwert erreicht oder unterschreitet.
Neben dem Steuern der Verbrennungsmotor-Maschinen-Kombinationen kann die
Steuerung noch weitere Funktionen erfüllen. Insbesondere kann die Steuerung Teil einer übergeordneten Steuerung des Schienenfahrzeugs sein, die auch die Traktionsmotoren des Schienenfahrzeugs und/oder Stromrichter steuert, die insbesondere für den Betrieb der Traktionsmotoren, der Hilfsbetriebe und/oder weiterer elektrischer Verbraucher in dem Schienenfahrzeug Strom erzeugen. Diese Stromrichter sind insbesondere an einen gemeinsamen Gleichspannungszwischenkreis angeschlossen, in den die elektrischen Maschinen über einen Gleichrichter elektrische Energie einspeisen.
Die Temperatur-Ermittlungseinrichtung weist insbesondere für jede der
Verbrennungsmotor-Maschinen-Kombinationen zumindest einen Temperaturfühler auf, der die Temperatur der Kombination misst. Insbesondere kann der Temperaturfühler eine Kühlflüssigkeitstemperatur der zur Kühlung des Verbrennungsmotors genutzten
Kühlflüssigkeit messen. Der Temperaturfühler ist in diesem Fall in einem
Kühlflüssigkeitskreislauf angeordnet, z.B. in einem Abschnitt des
Kühlflüssigkeitskreislaufes, der unmittelbar in Kontakt mit dem Verbrennungsmotor ist.
Die Formulierung "einen vorgegebenen Temperaturgrenzwert erreicht oder unterschreitet" betrifft zwei unterschiedliche Fälle. Im ersten Fall ist die Bedingung für den Start des anderen Verbrennungsmotors, d.h. des vor Auskühlung bedrohten Verbrennungsmotors, erfüllt, wenn aufgrund der Abkühlung der vorgegebene Temperaturgrenzwert erreicht wird, d.h. die ermittelte Temperatur gleich dem Temperaturgrenzwert ist. Im anderen Fall ist die Bedingung erfüllt, wenn die ermittelte Temperatur den vorgegebenen
Temperaturgrenzwert unterschreitet, d.h. kleiner als der Temperaturgrenzwert wird. Ferner wird vorgeschlagen: Ein Verfahren zum Betreiben einer Anordnung zum
Versorgen eines Schienenfahrzeugs mit elektrischer Energie, wobei:
- bei Bedarf zumindest zwei Verbrennungsmotoren der Anordnung gleichzeitig betrieben werden,
- für die Erzeugung der elektrischen Energie jeweils eine elektrische Maschine genutzt wird, die mechanisch mit dem Verbrennungsmotor gekoppelt ist, sodass sie bei einem Generator-Betrieb der elektrischen Maschine von dem
Verbrennungsmotor angetrieben wird und sodass zumindest eine erste und eine zweite Verbrennungsmotor-Maschinen-Kombination gebildet ist,
- die Verbrennungsmotoren optional bei Bedarf vor einem Start vorgewärmt werden,
- Informationen über ermittelte Temperaturen der Verbrennungsmotoren an eine Steuerung der Anordnung übermittelt werden,
wobei die Steuerung während eines Betriebes eines der Verbrennungsmotoren einen anderen der Verbrennungsmotoren startet, wenn aufgrund einer Abkühlung des anderen Verbrennungsmotors eine ermittelte Temperatur des anderen Verbrennungsmotors einen ersten vorgegebenen Temperaturgrenzwert erreicht oder unterschreitet.
Insbesondere kann die Steuerung den anderen Verbrennungsmotor bei Erreichen oder Unterschreiten des vorgegebenen Temperaturgrenzwertes starten, obwohl eine
Motorleistung des Verbrennungsmotors oder der Verbrennungsmotoren, die bereits in Betrieb sind, für die Versorgung des Schienenfahrzeugs mit elektrischer Energie ausreicht.
Insbesondere kann die Steuerung oder eine übergeordnete Steuerung die benötigte Motorleistung ermitteln. Im Teillastbetrieb, also wenn nicht die maximal mögliche Leistung der Anordnung gefordert ist, kann die Situation auftreten, dass zumindest einer der Verbrennungsmotoren der Anordnung abgeschaltet werden kann. Wenn nun ein abgeschalteter Verbrennungsmotor vor Auskühlung bedroht ist, was insbesondere durch Feststellen einer der o.g. Bedingungen anhand eines Vergleichs der ermittelten
Temperatur mit dem vorgegebenen Temperaturgrenzwert festgestellt wird, wird der vor Auskühlung bedrohte Verbrennungsmotor gestartet, obwohl dies für die Erzeugung der geforderten Motorleistung nicht nötig ist. Dies kann auch dann gelten, wenn die geforderte Motorleistung beim Eintreten der genannten Bedingung gleich bleibt oder sogar abnimmt. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuerung die Motorleistung des bereits in Betrieb befindlichen Verbrennungsmotors oder der bereits in Betrieb befindlichen
Verbrennungsmotoren reduzieren, sobald der andere Verbrennungsmotor gestartet ist und zu einer Gesamt-Motorleistung sämtlicher in Betrieb befindlicher
Verbrennungsmotoren beiträgt.
Auf diese Weise ist es nicht erforderlich, einen bereits in Betrieb befindlichen
Verbrennungsmotor zu stoppen, d.h. au ßer Betrieb zu nehmen, wenn der vor Auskühlung bedrohte Verbrennungsmotor gestartet wird. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn zu häufige Stopps und Starts von Verbrennungsmotoren vermieden werden sollen.
Wie bereits oben erwähnt, kann die Anordnung eine Belüftungseinrichtung zum Belüften und somit zum Kühlen der Motor-Maschinen-Kombinationen aufweisen. Jeder der Motor- Maschinen-Kombinationen ist eine von mehreren Belüftungseinheiten der
Belüftungseinrichtung zugeordnet, so dass die Belüftungseinheiten während ihres
Betriebes hauptsächlich oder ausschließlich jeweils die ihr zugeordnete Motor-Maschinen- Kombination kühlen. Insbesondere ist jede der Motor-Maschinen-Kombinationen mit jeweils zumindest einem Temperatursensor kombiniert und werden/sind die
Belüftungseinheiten trotz des Betriebes des Schienenfahrzeugs jeweils dann
abgeschaltet, wenn der Verbrennungsmotor der ihr zugeordneten Motor-Maschinen- Kombination außer Betrieb ist oder wenn ein Temperatur-Messwert des
Temperatursensors oder der Temperatursensoren der ihr zugeordneten Motor- Maschinen-Kombination ein Temperatur-Kriterium erfüllt, nämlich entweder kleiner als der zweite vorgegebene Temperaturgrenzwert ist oder kleiner als oder gleich dem zweiten vorgegebenen Temperaturgrenzwert ist.
Zusätzlich ist vorzugsweise ein dritter Temperaturgrenzwert vorgegeben, der höher liegt als der zweite vorgegebene Temperaturgrenzwert. Z.B. liegen der zweite
Temperaturgrenzwert bei 30 °C und der dritte Temperaturgrenzwert bei 50 °C. Wenn der Temperatur-Messwert des Temperatursensors oder der Temperatursensoren der zugeordneten Motor-Maschinen-Kombination größer als der dritte vorgegebene
Temperaturgrenzwert ist oder wenn - in einem anderen Fall - der Temperatur-Messwert größer als oder gleich dem dritten vorgegebenen Temperaturgrenzwert ist, ist/wird die zugeordnete Belüftungseinheit unabhängig davon eingeschaltet, ob der
Verbrennungsmotor der Kombination in Betrieb oder außer Betrieb ist. Dadurch kann einer Überhitzung von Komponenten der Motor-Maschinen-Kombination in jedem Fall entgegengewirkt werden, auch wenn äu ßere Einflüsse und/oder andere
Verbrennungsmotoren zu einer Erwärmung geführt haben.
Wenn der Temperatur-Messwert größer als der zweite vorgegebene
Temperaturgrenzwert (z.B. 30 'Ό) ist und der zugeordnete Verbrennungsmotor in Betrieb ist, wird auch die zugeordnete Belüftungseinheit betrieben. Auf diese Weise wird ebenfalls einer Überhitzung vorgebeugt. Es werden aber nur diejenigen Belüftungseinheiten betrieben, die benötigt werden. Insbesondere wird dadurch die Geräuschbildung minimiert. Von Bedeutung ist die Geräuschbildung insbesondere beim Stillstand des Schienenfahrzeugs in Bahnhöfen oder an Haltestellen. Im Gegensatz zu einem Betrieb eines Verbrennungsmotors, von dem nur dann gesprochen wird, wenn die beweglichen Teile des Verbrennungsmotors in Bewegung sind, wird von einem Betrieb des
Schienenfahrzeugs auch dann gesprochen, wenn dieses still steht (z.B. beim Aufenthalt in einem Bahnhof), jedoch zumindest einer der Verbrennungsmotoren in Betrieb ist. Wenn das Schienenfahrzeug daher still steht, kann die maximale Anzahl der gleichzeitig betriebenen Belüftungseinheiten auf einen Wert beschränkt werden, der kleiner als die Anzahl der vorhandenen Belüftungseinheiten ist. Dem liegt der Gedanke zugrunde, dass im Stillstand des Schienenfahrzeugs niemals die maximal mögliche Gesamtleistung der Verbrennungsmotoren benötigt wird. Außerdem steht das Schienenfahrzeug häufig dann still, wenn es sich in einem Bahnhof oder an einer Haltestelle befindet. Die
Geräuschbildung ist daher zu minimieren.
Z.B. wird bei insgesamt vier Motor-Maschinen-Kombinationen die maximale Anzahl der im Stillstand des Schienenfahrzeugs betriebenen Belüftungseinheiten auf zwei festgesetzt. Dies bedeutet, dass auch beim Betrieb von mehr als einem Verbrennungsmotor und insbesondere auch mehr als zwei Verbrennungsmotoren im Stillstand des
Schienenfahrzeugs lediglich zwei Belüftungseinheiten betrieben werden. Die Auswahl der zu betreibenden Belüftungseinheiten kann anhand verschiedener Kriterien getroffen werden, insbesondere der Geräuschbildung, der Temperatur im Maschinenraum und der Temperaturdifferenz zwischen den verschiedenen Verbrennungsmotoren im
Maschinenraum. Wenn sich auf jeder Seite des Schienenfahrzeugs (also rechts und links in Fahrtrichtung gesehen) jeweils zwei Motor-Maschinen-Kombinationen befinden, kann vorgegeben sein, dass auf jeder Seite maximal eine Belüftungseinheit betrieben werden darf, wenn sich das Schienenfahrzeug im Stillstand befindet. Dadurch wird die Geräuschbildung weiter reduziert. Alternativ oder zusätzlich kann die Geräuschbildung der einzelnen Belüftungseinheiten dadurch gesteuert werden, dass ihre
Belüftungsleistung eingestellt wird. Insbesondere kann dies durch Einstellen
(insbesondere durch Reduzieren) der Wechselstromfrequenz des elektrischen
Wechselstroms erreicht werden, mit dem die Belüftungseinheit versorgt wird.
Komponenten der Motor-Maschinen-Kombination, die insbesondere vor Übertemperatur zu schützen sind, schließen die Kupplung im Antriebsstrang zwischen
Verbrennungsmotor und elektrischer Maschine, die elektrischen Schütze der elektrischen Maschine zum elektrischen Anschluss der Maschine an das elektrische Bordnetz und insbesondere an den Gleichspannungszwischenkreis sowie die mechanischen
Schwingungsdämpfer des Verbrennungsmotors mit ein.
Insbesondere zum Schutz dieser und weiterer Komponenten der Kombinationen dient die folgende bevorzugte Vorgehensweise. In einem ersten Schritt wird bei Erreichen eines vierten vorgegebenen Temperaturgrenzwertes (z.B. 60 'Ό) durch den Temperatur- Messwert die Wechselstromfrequenz des Lüfter- Versorgungsstromes auf den
Maximalwert erhöht (z.B. 60 Hz). Beim Betrieb der Belüftungseinheit unterhalb des vierten vorgegebenen Temperaturgrenzwertes ist die Wechselstromfrequenz geringer und liegt entweder konstant bei ihrem Minimalwert (z.B. 45 Hz) oder wird mit zunehmender Temperatur stetig oder stufenweise angehoben, bis bei Erreichen des vierten
vorgegebenen Temperaturgrenzwertes der Maximalwert der Frequenz erreicht ist. Die genannte Wechselstromfrequenz wird insbesondere durch entsprechende Steuerung eines Hilfsbetriebeumrichters erzielt, der an den Gleichspannungszwischenkreis angeschlossen ist, in den die elektrischen Maschinen elektrische Energie einspeisen.
Als weitere Schutzmaßnahme kann ein fünfter Temperaturgrenzwert vorgegeben werden/sein. Erreicht der Temperatur-Messwert den fünften vorgegebenen
Temperaturgrenzwert, kann die Leistung des zugeordneten Verbrennungsmotors reduziert werden, insbesondere durch Absenkung der Drehzahl des Verbrennungsmotors auf eine Leerlaufdrehzahl.
In bevorzugter Ausgestaltung ist zumindest eine der Belüftungseinheiten und sind vorzugsweise alle Belüftungseinheiten mit jeweils einem Ventilatorschutzschalter versehen. Ferner kann die Funktion dieses Schutzschalters überwacht werden, z.B. über zusätzliche elektrische Kontakte des Schutzschalters. Der Ventilatorschutzschalter schaltet den Ventilator oder die Ventilatoren ab, wenn der elektrische Motor des
Ventilators überlastet ist, z.B. bei einem Windungskurzschluss.
Bevorzugtermaßen wird die Leistung der Belüftungseinheit und optional sogar aller anderen in Betrieb befindlichen Belüftungseinheiten erhöht und insbesondere auf die maximal mögliche Belüftungsleistung erhöht, wenn die Überwachung des
Ventilatorschutzschalters feststellt, dass der Ventilatorschutzschalter nicht mehr funktionsfähig ist. Die gleiche Maßnahme kann alternativ oder zusätzlich ergriffen werden, wenn der Temperatursensor der Motor-Maschinen-Kombination defekt ist oder der entsprechende Temperatur-Messwert aus anderen Gründen (z.B. bei einem Defekt der Auswertungseinrichtung zur Auswertung des Temperaturmesswertes) nicht mehr feststellbar ist. Insbesondere wird die maximale Belüftungsleistung wieder dadurch eingestellt, dass die Frequenz des elektrischen Versorgungsstromes auf ihren
Maximalwert angehoben wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Die einzelnen Figuren der Zeichnung zeigen schematisch:
Fig. 1 eine Ausführungsform einer Anordnung zum Versorgen von zumindest einem
Traktionsmotor und zusätzlichen elektrischen Hilfsbetrieben in einem Schienenfahrzeug mit elektrischer Energie,
Fig. 2 ein Steuerungssystem in einem Schienenfahrzeug,
Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Maschinenraum mit drei Motor-Maschinen- Kombinationen, denen jeweils eine Belüftungseinheit zugeordnet ist, und
Fig. 4 ein Flussdiagramm zur Darstellung des Ablaufs einer Steuerung des Betriebs einer Mehrzahl von Verbrennungsmotor-Maschinen-Kombinationen.
Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel weist eine Mehrzahl von
Verbrennungsmotor-Maschinen-Kombinationen 1 , 3 auf, wobei die Verbrennungsmotoren 1 a, 1 b, 1 n vorzugsweise Dieselmotoren sind. Bei den elektrischen Maschinen 3a, 3b,
3n handelt es sich z.B. um Permanentmagnet-Synchronmotoren. Dargestellt sind jeweils drei Exemplare der Komponenten, wobei die drei Punkte zwischen den
Kombinationen 1 b, 3b und 1 n, 3n andeuten, dass noch weitere Exemplare vorhanden sein können. Die Verbrennungsmotoren 1 sind jeweils über eine Antriebswelle mit Kupplung 2a, 2b, 2n mit der zugeordneten elektrischen Maschine 3 gekoppelt.
Jede der Kombinationen 1 , 3 ist über eine dreiphasige Anschlussleitung 4a, 4b, 4n mit einem der Kombination 1 , 3 zugeordneten Generator-Gleichrichter 5a, 5b, 5n verbunden. Die Gleichrichter 5 sind an einen Gleichspannungs-Zwischenkreis mit den Leitungen 8, 10 verbunden.
Die Motoren 1 sind jeweils mit einem Kühlkreislauf 18a, 18b, 18n kombiniert, in dem bei Betrieb des Kühlkreislaufs 18 Kühlflüssigkeit zirkuliert und den Motor 1 kühlt. Jeder Kühlkreislauf 18 ist mit zumindest einem Temperaturfühler 19a, 19b, ... 19n kombiniert, der die Temperatur der Kühlflüssigkeit misst. Wie durch eine gestrichelte Linie oben in Fig. 1 lediglich für den Temperaturfühler 19a dargestellt ist, sind die Temperaturfühler 19 über eine Signalverbindung mit einer Steuerung 17 verbunden, die den Betrieb der Kombinationen 1 , 3 steuert. Durch eine gestrichelte Linie von der Steuerung 17 zu der oben in Fig. 1 dargestellten Kombination 1 a, 3a ist angedeutet, dass die Steuerung den Betrieb jeder der Kombinationen 1 , 3 Steuern kann, insbesondere den jeweiligen
Verbrennungsmotor 1 starten und stoppen kann.
Ein Hilfsbetriebe-Wechselrichter 12 ist mit seinen beiden gleichspannungsseitigen Anschlussleitungen an die Leitungen 8, 10 des Zwischenkreises angeschlossen. Mit seiner Wechselspannungsseite ist der Hilfsbetriebe-Wechselrichter 12 elektrisch an Belüftungseinheiten 13 zur Belüftung und somit Kühlung der Verbrennungsmotor- Maschinen-Kombinationen 1 , 3 angeschlossen, wobei die Belüftungseinheiten 13 schematisch durch ein Rechteck dargestellt sind. Figur 3 zeigt ein konkretes
Ausführungsbeispiel, in dem vier Belüftungseinheiten dargestellt sind.
Ferner sind an den Gleichspannungszwischenkreis ein Traktionsmotor-Wechselrichter 14 und ein Sammelschienen-Wechselrichter 15 angeschlossen. Während des Betriebes des Schienenfahrzeugs versorgt der Traktionsmotor-Wechselrichter 14 zumindest einen Traktionsmotor mit Wechselstrom und somit mit elektrischer Energie. Der
Sammelschienen-Wechselrichter 15 versorgt über eine Zug-Sammelschiene 16 elektrische Verbraucher wie zum Beispiel Klimaanlage, Heizung, Beleuchtungsanlage. Außer den Belüftungseinheiten 13 kann der Hilfsbetriebe-Wechselrichter 12 oder ein weiterer, nicht dargestellte Hilfsbetriebe-Wechselrichter weitere Hilfsbetriebe mit elektrischer Energie aus dem Gleichspannungszwischenkreis versorgen.
Wenn von den an den Gleichspannungszwischenkreis angeschlossenen elektrischen Verbrauchern nicht die maximal mögliche elektrische Leistung benötigt wird, die die Verbrennungsmotoren 1 über ihre elektrischen Maschinen 3 erzeugen können, können aufgrund der Mehrzahl der Verbrennungsmotor-Maschinen-Kombinationen 1 , 3 einzelne Kombinationen 1 , 3 abgeschaltet werden, d.h. der Verbrennungsmotor der Kombination ist außer Betrieb. Alternativ kann eine solche Kombination im Leerlauf des
Verbrennungsmotors betrieben werden. Die Entscheidung über eine Abschaltung des Verbrennungsmotors oder einen Leerlaufbetrieb kann eine automatische Steuerung treffen, z.B. ein Fahrer-Assistenz-System. Alternativ kann der Fahrer, d.h. der
Fahrzeugführer, die Entscheidung selbst treffen oder beeinflussen.
Die Anzahl der Kombinationen 1 , 3, auf die die Erzeugung elektrischer Energie aufgeteilt werden soll, kann insbesondere in Abhängigkeit vom momentanen Leistungsbedarf bzw. von dem angeforderten Leistungsbedarf getroffen werden. Insbesondere kann dabei der Leistungsbedarf bzw. die Leistungsanforderung mit vorgegebenen Leistungsschwellen verglichen werden, für die Informationen für den Betrieb der Motor-Maschinen- Kombinationen hinterlegt sind.
In Fig. 2 sind Eingaben, die z.B. der Fahrzeugführer oder das Fahrer-Assistenzsystem bereitstellen, für den Betrieb einer in Fig. 2 dargestellten Steuerung durch den Block INP dargestellt. Sie werden einer übergeordneten Fahrzeugsteuerung TOP übermittelt. Die übergeordnete Fahrzeugsteuerung TOP hat insbesondere die Funktion, Betriebsgrößen wie z.B. die Leistungsbilanz der gesteuerten Motor-Maschinen-Kombinationen zu erstellen und eine Priorisierung bei der Auswahl der zu betreibenden
Verbrennungsmotoren der Anordnung zu treffen.
Wie Pfeil A andeutet, steuert die übergeordnete Fahrzeugsteuerung TOP den Betrieb einer untergeordneten Motor-Maschinen-Steuerung bzw. -regelung REG. Diese untergeordnete Steuerung REG hat die Aufgabe, den Start und den Stopp der einzelnen Verbrennungsmotoren der Anordnung MOT zu steuern (wie Pfeil B andeutet) und dabei insbesondere auf eine über längere Zeiträume gleichmäßige Belastung oder gleichmäßigen Betrieb der Verbrennungsmotoren zu achten. Die Kombination der Steuerungen TOP, REG ist ein Ausführungsbeispiel der in Fig. 1 dargestellten Steuerung 17. Wie Doppelpfeil C andeutet, tauschen die übergeordnete Steuerung TOP und die untergeordnete Steuerung REG während des Betriebes Informationen untereinander aus. Z.B. überträgt die untergeordnete Steuerung REG Informationen über die gleichmäßige oder ungleichmäßige Nutzung der einzelnen Verbrennungsmotoren zu der
übergeordneten Steuerung TOP. Entsprechende Informationen sind z.B. Prozessgrößen wie Drehzahlen, Temperaturen, elektrische Ströme, jedoch auch Fehlermeldungen. Die übergeordnete Steuerung TOP überträgt an die untergeordnete Steuerung REG insbesondere für jeden der Verbrennungsmotoren einen Leistungssollwert und/oder die Vorgabe, welche Verbrennungsmotoren in Betrieb sein sollen (Pfeil A). Die
untergeordnete Steuerung REG überträgt an die Motor-Maschinen-Kombinationen außer den Start- und Stoppbefehlen auch Leistungs- und/oder Drehzahlsollwerte.
Die elektrischen Verbraucher, die insbesondere die Traktionsmotoren, die Hilfsbetriebe und die über die Zugsammeischiene versorgten Verbraucher sind, sind in Fig. 2 schematisch durch den Block CON dargestellt. Von der übergeordneten Steuerung TOP können Steuerbefehle oder andere Vorgaben an die Verbraucher übertragen werden (Pfeil G), z.B. Traktionskräfte für das Traktionssystem und Bremskräfte für das
Bremssystem. Umgekehrt können die Verbraucher CON Informationen über ihren Betrieb (z.B. tatsächliche elektrische Leistungen oder Kräfte) sowie Fehlermeldungen an die übergeordnete Steuerung TOP übertragen (Pfeil D).
Mit EXH ist das Abgassystem der Verbrennungsmotoren dargestellt. Dazu gehören auch Partikelfilter, insbesondere wenn es sich um Dieselmotoren handelt. Von den
Partikelfiltern werden Informationen über ihre Beladung mit Partikeln an die
übergeordnete Steuerung TOP übertragen (Pfeil E).
Die Kühleinrichtung KUL zum Kühlen der Verbrennungsmotoren bzw. der Motor- Maschinen-Kombinationen überträgt an die übergeordnete Steuerung TOP Informationen über ihren Betrieb, wie z.B. Temperaturen und Fehlermeldungen (Pfeil F). Die
Kühleinrichtung KUL ist mit einer Vorwärmeinrichtung kombiniert, die die Kühlflüssigkeit in einem Kühlkreislauf erwärmen kann, um den Motor vor einem Start vorzuwärmen. Der Zeitpunkt, zu dem Verbrennungsmotoren während eines Teillastbetriebes gestartet oder gestoppt werden, hängt insbesondere vom gegenwärtigen und zukünftigen Gesamt- Leistungsbedarf ab. Ist der zukünftige Gesamt-Leistungsbedarf nicht bekannt, wie es z.B. bei einem vorliegenden gespeicherten Lastprofil oder im Fall eines entsprechend ausgestalteten Fahrer-Assistenzsystems der Fall ist, dann ist es insbesondere möglich, dass der Fahrzeugführer Informationen über den zukünftigen Leistungsbedarf dem Steuerungssystem mitteilt. Z.B. kann der Fahrzeugführer auf diese Weise eine Prognose des zukünftigen Gesamt-Leistungsbedarfs an das System mitteilen. Der Fahrzeugführer kann dies z.B. durch Wahl eines vordefinierten Betriebsmodus durchführen. Alternativ oder zusätzlich kann der Fahrzeugführer selbst die zu betreibenden Motoren oder zumindest die zu betreibende Motoranzahl eingeben.
Im speziellen Ausführungsbeispiel der Fig. 3 sind vier Verbrennungsmotor-Maschinen- Kombinationen gemeinsam in einem Maschinenraum 21 angeordnet, der über einen Mittelgang 22 verfügt. Der Raum für den Fahrzeugführer befindet sich z.B. rechts von dem Maschinenraum 21 , wie der Pfeil rechts in Fig. 3 andeutet. Die einzelnen
Verbrennungsmotoren, z.B. Dieselmotoren, sind mit den Bezugszeichen DM1 , DM2, DM3 und DM4 bezeichnet. Einige Schwingungsdämpfer der Motoren DM sind durch kleine Kreise mit den Bezugszeichen 23a bis 23d bezeichnet. Jeder der Motoren DM ist mechanisch über eine nicht näher dargestellte Antriebswelle mit einer elektrischen Maschine G1 , G2, G3, G4 gekoppelt. Im Antriebsstrang zwischen dem
Verbrennungsmotor DM und der elektrischen Maschine G, insbesondere im Bereich einer Kupplung des Antriebsstranges, ist jeweils ein Temperaturfühler 25a, 25b, 25c, 25d angeordnet.
Die Motor-Maschinen-Kombinationen sind in einem gemeinsamen, nicht vollständig in Teile abgeschotteten Maschinenraum 21 angeordnet, sodass innerhalb des
Maschinenraums 21 ein Luftaustausch stattfinden kann. In den Seitenwänden 26a, 26b des Maschinenraums 21 , die auch die Au ßenwände des Schienenfahrzeugs bilden, befinden sich Lufteintrittsöffnungen mit jeweils zumindest einem Ventilator 27a, 27b, 27c, 27d. Die Ventilatoren 27 saugen Luft aus der Umgebung des Schienenfahrzeugs durch die Seitenwände 26 hindurch in den Maschinenraum, wobei jede der Belüftungseinheiten einer der Verbrennungsmotor-Maschinen-Kombinationen zugeordnet ist, d.h. der angesaugte Luftstrom kühlt primär die zugeordnete Kombination. Der Luftaustritt befindet sich z.B. im Dachbereich des Maschinenraums. Die Ventilatoren werden insbesondere abhängig von den Temperatur-Messwerten betrieben, die der jeweils derselben
Verbrennungsmotor-Maschinen-Kombination zugeordnete Temperaturfühler 25 misst.
Die von den Belüftungseinheiten während ihres Betriebes von außen angesaugte Kühlluft strömt zunächst am Verbrennungsmotor DM entlang und dann an der elektrischen Maschine G vorbei, bis die erwärmte Kühlluft oben am Dach wieder in die Umgebung austritt.
Insbesondere in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 sind die Temperatursensoren so im Maschinenraum angeordnet, dass die vor Übertemperatur zu schützenden Komponenten wie die Kupplung zwischen Motor und Maschine, die elektrischen Maschinenschütze und die Schwingungsdämpfer 23 auf Übertemperatur überwacht werden können.
Insbesondere können daher mehr Temperatursensoren als im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 dargestellt verwendet werden. Z.B. wird in diesem Fall zu jedem Zeitpunkt der höchste gemessene Temperaturwert der Motor-Maschinen-Kombination als Temperatur- Messwert für die Steuerung der zugeordneten Belüftungseinheit verwendet.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens beschrieben, durch das Motoren für den Betrieb und damit für die Erzeugung elektrischer Leistung ausgewählt werden können. Dabei wird Bezug auf Fig. 4 genommen. In Schritt S1 , zu Beginn des Betriebes eines Schienenfahrzeugs, werden zunächst sämtliche Verbrennungsmotoren der Anordnung gestartet, optional nacheinander, wie dies an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist. In dem folgenden Schritt S2 wird ein Teil der Verbrennungsmotoren wieder abgeschaltet, da in der momentanen Betriebsphase lediglich ein Teillastbetrieb stattfinden soll. Alternativ werden nicht alle Verbrennungsmotoren in Schritt S1 gestartet, so dass in Schritt S2 kein Verbrennungsmotor wieder abgeschaltet wird oder weniger Verbrennungsmotoren wieder abgeschaltet werden. Insbesondere werden der oder die Verbrennungsmotoren, der/die noch nicht in Betrieb genommen worden ist/sind, in diesem Fall vorgewärmt.
In dem folgenden Schritt S3 werden die Temperaturen der abgeschalteten
Verbrennungsmotoren überwacht. Wenn dabei festgestellt wird, dass die Temperatur eines der Verbrennungsmotoren unter einen vorgegebenen Temperaturgrenzwert fällt, wird der Motor (wieder) gestartet (Schritt S4), um eine Auskühlung mit anschließender Vorwärmung des Motors zu vermeiden. In einer anschließenden Betriebsphase (Schritt S5), die alternativ auch vor oder während der Betriebsphase der Schritte S2 und S3 stattfinden kann, wird laufend die Temperatur zumindest einer der Verbrennungsmotor-Maschinen-Kombinationen überwacht und wird eine Belüftungseinrichtung zur Belüftung und somit Kühlung der zugeordneten
Kombination lediglich dann betrieben, wenn ein vorgegebener Temperaturgrenzwert überschritten ist. Wenn ein weiterer Temperaturgrenzwert, der unterhalb des zuvor genannten Temperaturgrenzwertes liegt, unterschritten wird/ist, wird sogar während des Betriebes des zugeordneten Verbrennungsmotors auf einen Betrieb der zugeordneten Belüftungseinheit verzichtet, d.h. die Einheit bleibt abgeschaltet. Wenn der niedrigere vorgegebene Temperaturgrenzwert überschritten wird und der zugeordnete
Verbrennungsmotor in Betrieb ist, wird die zugeordnete Belüftungseinheit betrieben (Schritt S6).

Claims

Patentansprüche
1 . Anordnung zum Versorgen eines Schienenfahrzeugs mit elektrischer Energie, wobei die Anordnung aufweist:
zumindest zwei Verbrennungsmotoren (1 ),
für die zumindest zwei Verbrennungsmotoren (1 ) jeweils eine zugeordnete elektrische Maschine (3) zum Erzeugen der elektrischen Energie, wobei die elektrische Maschine (3) mechanisch mit dem Verbrennungsmotor (1 ) gekoppelt ist, sodass sie bei einem Generator-Betrieb der elektrischen Maschine (3) von dem Verbrennungsmotor (1 ) angetrieben wird, sodass zumindest eine erste und eine zweite Verbrennungsmotor-Maschinen- Kombination gebildet ist,
eine gemeinsame Steuerung (17) der Verbrennungsmotor-Maschinen- Kombinationen, wobei die Steuerung (17) ausgestaltet ist, die Verbrennungsmotoren (1 ) bei Bedarf einzeln zu starten,
zumindest eine Vorwärmeinrichtung (KUL), die ausgestaltet ist, die
Verbrennungsmotoren (1 ) vor einem Start vorzuwärmen,
eine Temperatur-Ermittlungseinrichtung (19), die mit den
Verbrennungsmotoren (1 ) thermisch gekoppelt ist und die über eine Signalverbindung mit der Steuerung (17) verbunden ist, um Informationen über Temperaturen der Verbrennungsmotoren (1 ) an die Steuerung (17) zu übermitteln,
wobei die Steuerung (17) ausgestaltet ist, während eines Betriebes eines der Verbrennungsmotoren (1 ) einen anderen der Verbrennungsmotoren (1 ) zu starten, wenn aufgrund einer Abkühlung des anderen Verbrennungsmotors eine von der Temperatur-Ermittlungseinrichtung ermittelte Temperatur des anderen
Verbrennungsmotors einen ersten vorgegebenen Temperaturgrenzwert erreicht oder unterschreitet.
2. Anordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Steuerung (17) den anderen Verbrennungsmotor bei Erreichen oder Unterschreiten des vorgegebenen Temperaturgrenzwertes startet, obwohl eine Motorleistung des
Verbrennungsmotors oder der Verbrennungsmotoren, die bereits in Betrieb sind, für die Versorgung des Schienenfahrzeugs mit elektrischer Energie ausreicht.
3. Anordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Steuerung (17) die Motorleistung des bereits in Betrieb befindlichen Verbrennungsmotors oder der bereits in Betrieb befindlichen Verbrennungsmotoren reduziert, sobald der andere Verbrennungsmotor gestartet ist und zu einer Gesamt-Motorleistung sämtlicher in Betrieb befindlicher Verbrennungsmotoren beiträgt.
4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anordnung eine Belüftungseinrichtung zum Belüften und somit zum Kühlen der Motor- Maschinen-Kombinationen aufweist, wobei jeder der Motor-Maschinen- Kombinationen eine von mehreren Belüftungseinheiten (27) der
Belüftungseinrichtung zugeordnet ist, so dass die Belüftungseinheiten (27) während ihres Betriebes hauptsächlich oder ausschließlich jeweils die ihr zugeordnete Motor-Maschinen-Kombination (1 , 3) kühlen, wobei jede der Motor- Maschinen-Kombinationen (1 , 3) mit jeweils zumindest einem Temperatursensor (25) kombiniert ist und wobei die Belüftungseinheiten (27) trotz des Betriebes des Schienenfahrzeugs jeweils nur dann eingeschaltet sind, wenn der
Verbrennungsmotor (1 ) der ihr zugeordneten Motor-Maschinen-Kombination (1 , 3) in Betrieb ist und wenn ein Temperatur-Messwert des Temperatursensors (25) oder der Temperatursensoren der ihr zugeordneten Motor-Maschinen- Kombination (1 , 3) ein Temperatur-Kriterium erfüllt, nämlich entweder größer als der zweite vorgegebene Temperaturgrenzwert ist oder größer als oder gleich dem zweiten vorgegebenen Temperaturgrenzwert ist.
5. Schienenfahrzeug, aufweisend eine Anordnung nach einem der Ansprüche 1 -4.
6. Verfahren zum Betreiben einer Anordnung zum Versorgen eines
Schienenfahrzeugs mit elektrischer Energie, wobei:
bei Bedarf zumindest zwei Verbrennungsmotoren (1 ) der Anordnung gleichzeitig betrieben werden,
für die Erzeugung der elektrischen Energie jeweils eine elektrische Maschine (3) genutzt wird, die mechanisch mit dem Verbrennungsmotor (1 ) gekoppelt ist, sodass sie bei einem Generator-Betrieb der elektrischen Maschine (3) von dem Verbrennungsmotor (1 ) angetrieben wird und sodass zumindest eine erste und eine zweite Verbrennungsmotor- Maschinen-Kombination gebildet ist, die Verbrennungsmotoren (1 ) optional bei Bedarf vor einem Start vorgewärmt werden,
Informationen über ermittelte Temperaturen der Verbrennungsmotoren an eine Steuerung (17) der Anordnung übermittelt werden,
wobei die Steuerung (17) während eines Betriebes eines der
Verbrennungsmotoren einen anderen der Verbrennungsmotoren startet, wenn aufgrund einer Abkühlung des anderen Verbrennungsmotors eine ermittelte Temperatur des anderen Verbrennungsmotors einen ersten vorgegebenen Temperaturgrenzwert erreicht oder unterschreitet.
7. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Steuerung (17) den anderen Verbrennungsmotor bei Erreichen oder Unterschreiten des vorgegebenen Temperaturgrenzwertes startet, obwohl eine Motorleistung des
Verbrennungsmotors oder der Verbrennungsmotoren, die bereits in Betrieb sind, für die Versorgung des Schienenfahrzeugs mit elektrischer Energie ausreicht.
8. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Steuerung (17) die Motorleistung des bereits in Betrieb befindlichen Verbrennungsmotors oder der bereits in Betrieb befindlichen Verbrennungsmotoren reduziert, sobald der andere Verbrennungsmotor gestartet ist und zu einer Gesamt-Motorleistung sämtlicher in Betrieb befindlicher Verbrennungsmotoren beiträgt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei jede der Motor-Maschinen- Kombinationen bei Bedarf von einer ihr zugeordneten Belüftungseinheit belüftet und somit gekühlt wird, so dass die Belüftungseinheiten (27) während ihres Betriebes hauptsächlich oder ausschließlich jeweils die ihr zugeordnete Motor- Maschinen-Kombination kühlen, wobei für jede der Motor-Maschinen- Kombinationen eine Temperatur gemessen wird und wobei die
Belüftungseinheiten (27) trotz des Betriebes des Schienenfahrzeugs jeweils nur dann eingeschaltet sind, wenn der Verbrennungsmotor der ihr zugeordneten Motor-Maschinen-Kombination in Betrieb ist und wenn ein Temperatur-Messwert des Temperatursensors oder der Temperatursensoren der ihr zugeordneten Motor-Maschinen-Kombination ein Temperatur-Kriterium erfüllt, nämlich entweder größer als der zweite vorgegebene Temperaturgrenzwert ist oder größer als oder gleich dem zweiten vorgegebenen Temperaturgrenzwert ist.
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