EP4084875A1 - Rail vehicle for firefighting - Google Patents

Rail vehicle for firefighting

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Publication number
EP4084875A1
EP4084875A1 EP20838357.0A EP20838357A EP4084875A1 EP 4084875 A1 EP4084875 A1 EP 4084875A1 EP 20838357 A EP20838357 A EP 20838357A EP 4084875 A1 EP4084875 A1 EP 4084875A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rail vehicle
cooling circuit
cooling
traction system
liquid tank
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20838357.0A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Stefan KRENN
Andreas Hofer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Plasser und Theurer Export Von Bahnbaumaschinen GmbH
Original Assignee
Plasser und Theurer Export Von Bahnbaumaschinen GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Plasser und Theurer Export Von Bahnbaumaschinen GmbH filed Critical Plasser und Theurer Export Von Bahnbaumaschinen GmbH
Publication of EP4084875A1 publication Critical patent/EP4084875A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C27/00—Fire-fighting land vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C5/00—Locomotives or motor railcars with IC engines or gas turbines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C17/00—Arrangement or disposition of parts; Details or accessories not otherwise provided for; Use of control gear and control systems
    • B61C17/02—Bunkers; Tanks; Tenders; Water or fuel pick-up or scoop apparatus; Water or fuel supply fittings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C17/00—Arrangement or disposition of parts; Details or accessories not otherwise provided for; Use of control gear and control systems
    • B61C17/08—Lubrication systems
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C3/00—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places
    • A62C3/07—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places in vehicles, e.g. in road vehicles

Definitions

  • the invention relates to a rail vehicle for fighting fires with a traction system and a liquid tank for storing an extinguishing agent.
  • the invention also relates to a method for operating the rail vehicle.
  • This rail vehicle is intended in particular for fire fighting and rescuing people in a tunnel.
  • the rail vehicle includes a liquid tank for storing an extinguishing agent that is used to fight the fire.
  • the rail vehicle can be moved on a track by means of a traction system.
  • the invention is based on the object of improving a rail vehicle of the type mentioned at the outset in such a way that safe operation is possible over a longer period of use at high ambient temperatures.
  • Another object of the invention is to specify a corresponding method for operating the rail vehicle.
  • A is used to cool components of the traction system
  • the cooling circuit comprises a heat exchanger for dissipating heat to the extinguishing agent.
  • the extinguishing agent thus fulfills an additional function as a thermal mass for cooling the Traction system.
  • high ambient temperatures occur during fire fighting.
  • a heat transfer to the environment is then only possible to a limited extent.
  • the extinguishing agent that has not yet been used absorbs the thermal energy generated by the traction system.
  • the cooling effect is favored by a large thermal mass and a relatively good specific heat capacity of the extinguishing agent. In this way, failure of temperature-sensitive components of the traction system is reliably avoided. Even if the supply of extinguishing agent is reduced or has been warmed up, the invention significantly extends the possible service life.
  • the heat exchanger is arranged at least partially inside the liquid tank.
  • the extinguishing agent thus remains in the tank and does not have to be routed to a heat exchanger arranged outside.
  • the heat exchanger comprises pipelines which are arranged in particular in a bead in the liquid tank.
  • a cooling medium of the cooling circuit flows through the pipes.
  • the temperature of the cooling medium is higher than the temperature of the extinguishing agent, so that thermal energy is transferred to the extinguishing agent.
  • the energy exchange is optimized by suitable dimensioning and material selection of the pipelines.
  • Extinguishing agent in the bead in which the pipelines are arranged In this case, a thermally effective residual mass of the extinguishing agent is permanently available. The cooling is then maintained even when the amount of extinguishing agent intended for extinguishing has been used up.
  • the traction system comprises an electric motor and power electronics, the power electronics being equipped with cooling elements of the cooling circuit.
  • the power electronics being equipped with cooling elements of the cooling circuit.
  • traction converters and, if necessary, auxiliary converters are cooled.
  • the traction system comprises an electrical storage device and that the electrical storage device is equipped with cooling elements of the cooling circuit. Thermally sensitive electrical storage devices such as lithium-ion batteries can thus be operated safely. This means that the rail vehicle can be moved purely electrically even when there is no energy supply from an overhead line.
  • the cooling circuit makes sense to include an air cooler. In this way, if air cooling is possible, the extinguishing agent is not heated.
  • the air cooler is integrated into the cooling circuit via switchable valves.
  • the valves are automatically actuated by means of a control device as a function of an ambient temperature.
  • a further development of this aspect of the invention provides that the cars are coupled by means of a coupling device that includes connecting lines of the cooling circuit.
  • the lines of the cooling circuit are then connected together with the connection of various supply and control lines.
  • the heat exchanger is activated in the cooling circuit by means of a control device from a predetermined temperature threshold.
  • the activation is advantageously carried out by an automatic control of directional control valves arranged in the cooling circuit. This ensures that temperature-sensitive components of the traction system remain below a permissible temperature.
  • Fig. 1 rail vehicle in a side view
  • Fig. 2 rail vehicle with several cars
  • the rail vehicle 1 shown in FIG. 1 comprises a liquid tank 2 which is supported on a vehicle frame 3.
  • the vehicle frame 3 can be moved on rail bogies 4 by means of a traction system 5 on a track 6.
  • a driver's cab 7 with a driver's cab is arranged on each of the front sides of the rail vehicle 1.
  • the traction system 5 comprises a cooling circuit with a cooling medium for cooling temperature-sensitive components.
  • a cooling medium for cooling temperature-sensitive components.
  • electronic components of an engine control or other control devices must be protected from thermal failure. If necessary, the engine block is also cooled by means of the cooling circuit.
  • the rail vehicle 1 is preferably electrically driven.
  • a current collector 8 is arranged on the roof of the rail vehicle 1. This supplies an electric motor 9 via a transformer unit 10 and power electronics 11 from an overhead line 12 with electrical energy.
  • the power electronics 11 include, for example, a traction converter 13 and various additional devices 14 such as an auxiliary converter.
  • the rail vehicle 1 carries a large amount of extinguishing agent 16 in the liquid tank 2. This is preferably water.
  • extinguishing devices 17 are arranged for discharging the extinguishing agent 16. If necessary, the water stored in the liquid tank 2 is mixed with a separately carried extinguishing additive before it is discharged.
  • the cooling circuit comprises a heat exchanger 18 which is designed to give off heat to the extinguishing agent 16.
  • the extinguishing agent 16 is passed to the heat exchanger 18 via pipes or hoses.
  • the heat transferred from the cooling medium of the cooling circuit to the extinguishing agent 16 in the tank 2 is dependent on the effective heat transfer area, the mean temperature difference and the heat transfer coefficient of the pipelines 19.
  • the rail vehicle 1 shown in FIG. 2 comprises three carriages 20, 21, 22 coupled to one another.
  • a first carriage 20 is designed as a tank truck and comprises the liquid tank 2.
  • a second car 21 coupled to it is designed as a motor car. This includes the pantograph 8, which supplies the traction system 5 via the transformer unit 10.
  • the tank truck 20 is coupled to a third car 22, which is designed as a further railcar.
  • the current collector 8 supplies additional drive units of the traction system 5 via a further transformer unit 10 via a vehicle's own power line 23.
  • the circuit is closed via grounding modules 24.
  • the tank truck 20 is optionally also equipped with its own drive so that it can be moved automatically in the uncoupled state or in order to achieve greater traction for the rail vehicle 1.
  • the two railcars 21, 22 are equipped with two two-axle bogies.
  • the tank truck 20 preferably comprises two three-axle bogies in order to enable a large-volume liquid tank with a limited axle load (for example 50,000 liters storage capacity). At least 5,000 liters will be of the extinguishing agent 16 in order to ensure the inventive cooling of the components of the traction system 5 during an extinguishing operation.
  • Fig. 3 the traction system 5 with two cooling circuits of the three-part rail vehicle 1 is shown schematically. In a simplified form, this scheme also applies to the rail vehicle 1 in FIG. 1, only one cooling circuit being provided there.
  • the liquid tank 2 with the extinguishing agent 16 is shown in the middle.
  • a heat exchanger 18 is arranged therein for each railcar 21, 22.
  • Each heat exchanger 18 is an element of its own cooling circuit.
  • the respective cooling circuit comprises a circulating pump 25, switchable directional control valves 26 and cooling elements 27 for cooling temperature-sensitive components.
  • the cooling circuit comprises connecting pipes or connecting hoses. By means of the respective circulating pumps 25, a cooling medium, for example water mixed with antifreeze, circulates through the associated cooling circuit.
  • the directional control valves 26 can be controlled by means of a control device 28.
  • An air cooler 29, which is preferably arranged on the roof of the respective railcar 21, 22, can be switched on in each cooling circuit.
  • the respective air cooler 29 is used during transfer trips and during work assignments with a low ambient temperature in order to give off heat to the environment. In this operating mode, with an optimized design of the respective air cooler 29, no additional heat is given off to the extinguishing agent 16. Inlet and outlet lines of the respective heat exchanger 18 then remain blocked by the corresponding switching position of the directional control valves 26.
  • each railcar 21, 22 comprises two drive units, each with an electric motor 9 and associated power electronics 11.
  • the electrical storage device 15 is arranged in one of the cars 21, 22. In this way, the rail vehicle 1 can continue to be operated electrically when there is no energy from the overhead line 12.
  • the cooling elements 27 of the associated Arranged cooling circuit For example, a cooling element through which the cooling medium flows is provided as the cooling element 27.
  • the respective heat sink In order to absorb heat, the respective heat sink is in thermal contact with a temperature-sensitive electrical component of the power electronics 11. This efficient cooling ensures a long service life for the components.
  • a motor-generator unit is arranged in the other railcar 23 .
  • an emergency supply of the rail vehicle 1 with electrical energy takes place via a generator 31 driven by means of a diesel engine 30.
  • the motor-generator unit is preferably also equipped with a cooling element 27 of the associated cooling circuit.
  • the three carriages 20, 21, 22 are coupled by means of coupling devices 32.
  • the power line 23 and the lines of the cooling circuits are connected to these coupling devices 32.
  • Connections for bus lines for the transmission of control signals between the control device 28 and the directional control valves 26 are also advantageously provided.
  • the operating temperature of the rail vehicle 1 reaches 60 ° Celsius in the event of a fire in a tunnel.
  • a maximum temperature of 55 ° Celsius for the cooling medium circulating in the cooling circuit is specified for cooling the power electronics 11, for example.
  • the current temperature of the cooling medium is continuously reported to the control device 28 via temperature sensors 33.
  • an outside sensor 34 reports the ambient temperature.
  • the cooling takes place via the air coolers 29, the heat exchangers 18 or by a combined operation of the two cooling devices 18, 29.
  • the extinguishing agent 16 is consumed, so that the thermal mass in the liquid tank 2 decreases. In order to maintain the cooling function for as long as possible, it makes sense to form a bead 35 in the liquid tank 2, in which the remainder of the extinguishing agent 16 collects.
  • An outlet 36 for conveying the extinguishing agent 16 to the extinguishing devices 17 is arranged above the bead 35.
  • the pipes 19 of the heat exchangers 18 are arranged in the bead 35, so that the residual thermal mass of the extinguishing agent 16 can continue to absorb heat from the cooling circuits. In this way, a particularly long period of use of the rail vehicle 1 at a high ambient temperature is possible without risking thermal failure of individual components.

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Abstract

The invention relates to a rail vehicle (1) for firefighting having a traction system (5) and a liquid tank (2) for storing a fire extinguishant (16), a cooling circuit being arranged to cool components (11, 15, 30) of the traction system (5), the cooling circuit comprising a heat exchanger (18) for dissipating heat to the fire extinguishant (16). The rail vehicle (1) therefore remains ready for operation even after firefighting has been carried out for a lengthy period. The as yet unused fire extinguishant (16) absorbs the thermal energy generated by the traction system (5).

Description

Beschreibung description
Schienenfahrzeug zur Brandbekämpfung Rail vehicle for fire fighting
Technisches Gebiet Technical area
[01] Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug zur Brandbekämpfung mit einem Traktionssystem und einem Flüssigkeitstank zur Speicherung eines Löschmittels. Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben des Schienenfahrzeugs. The invention relates to a rail vehicle for fighting fires with a traction system and a liquid tank for storing an extinguishing agent. The invention also relates to a method for operating the rail vehicle.
Stand der Technik State of the art
[02] Aus der WO 2018/137871 A1 ist ein Schienenfahrzeug zurFrom WO 2018/137871 A1 a rail vehicle is for
Brandbekämpfung bekannt. Dieses Schienenfahrzeug ist insbesondere für die Brandbekämpfung und Personenrettung in einem Tunnel vorgesehen. Dabei umfasst das Schienenfahrzeug einen Flüssigkeitstank zur Speicherung eines Löschmittels, das bei der Brandbekämpfung verwendet wird. Mittels eines Traktionssystems ist das Schienenfahrzeug auf einem Gleis verfahrbar. Fire fighting known. This rail vehicle is intended in particular for fire fighting and rescuing people in a tunnel. The rail vehicle includes a liquid tank for storing an extinguishing agent that is used to fight the fire. The rail vehicle can be moved on a track by means of a traction system.
Darstellung der Erfindung Presentation of the invention
[03] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schienenfahrzeug der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass bei hohen Umgebungstemperaturen über eine längere Einsatzdauer hinweg ein sicherer Betrieb möglich ist. Weiter ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein entsprechendes Verfahren zum Betreiben des Schienenfahrzeugs anzugeben. [03] The invention is based on the object of improving a rail vehicle of the type mentioned at the outset in such a way that safe operation is possible over a longer period of use at high ambient temperatures. Another object of the invention is to specify a corresponding method for operating the rail vehicle.
[04] Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und 10. Abhängige Ansprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung an. [04] According to the invention, these objects are achieved by the features of the independent claims 1 and 10. The dependent claims specify advantageous embodiments of the invention.
[05] Dabei ist zur Kühlung von Komponenten des Traktionssystems ein[05] A is used to cool components of the traction system
Kühlkreislauf angeordnet, wobei der Kühlkreislauf einen Wärmetauscher zur Wärmeabgabe an das Löschmittel umfasst. Das Löschmittel erfüllt somit eine zusätzliche Funktion als thermische Masse zur Kühlung des Traktionssystems. Insbesondere in einem Tunnel treten bei der Brandbekämpfung hohe Umgebungstemperaturen auf. Eine Wärmeabgabe an die Umgebung ist dann nur eingeschränkt möglich. Mit der vorliegenden Erfindung bleibt das Schienenfahrzeug auch nach längerer Brandbekämpfung betriebsbereit. Dabei nimmt das noch nicht verbrauchte Löschmittel die anfallende thermische Energie des Traktionssystems auf. Begünstigt wird die Kühlwirkung durch eine große thermische Masse und eine relativ gute spezifische Wärmekapazität des Löschmittels. Auf diese Weise wird ein Ausfall temperaturempfindlicher Komponenten des Traktionssystems sicher vermieden. Selbst bei verringertem oder stark aufgewärmtem Löschmittelvorrat verlängert die Erfindung die mögliche Einsatzdauer deutlich. Arranged cooling circuit, wherein the cooling circuit comprises a heat exchanger for dissipating heat to the extinguishing agent. The extinguishing agent thus fulfills an additional function as a thermal mass for cooling the Traction system. In a tunnel in particular, high ambient temperatures occur during fire fighting. A heat transfer to the environment is then only possible to a limited extent. With the present invention, the rail vehicle remains ready for operation even after prolonged fire fighting. The extinguishing agent that has not yet been used absorbs the thermal energy generated by the traction system. The cooling effect is favored by a large thermal mass and a relatively good specific heat capacity of the extinguishing agent. In this way, failure of temperature-sensitive components of the traction system is reliably avoided. Even if the supply of extinguishing agent is reduced or has been warmed up, the invention significantly extends the possible service life.
[06] In einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Wärmetauscher zumindest teilweise innerhalb des Flüssigkeitstanks angeordnet. Das Löschmittel verbleibt somit im Tank und muss nicht an einen außerhalb angeordneten Wärmetauscher geleitet werden. In an advantageous development, the heat exchanger is arranged at least partially inside the liquid tank. The extinguishing agent thus remains in the tank and does not have to be routed to a heat exchanger arranged outside.
[07] Dabei ist es von Vorteil, wenn der Wärmetauscher Rohrleitungen umfasst, die insbesondere in einer Sicke des Flüssigkeitstanks angeordnet sind. Die Rohrleitungen sind von einem Kühlmedium des Kühlkreislaufes durchströmt. Die Temperatur des Kühlmediums liegt dabei über der Temperatur des Löschmittels, sodass Wärmeenergie an das Löschmittel abgegeben wird. Optimiert wird der Energieaustausch durch eine geeignete Dimensionierung und Materialauswahl der Rohrleitungen. [07] It is advantageous if the heat exchanger comprises pipelines which are arranged in particular in a bead in the liquid tank. A cooling medium of the cooling circuit flows through the pipes. The temperature of the cooling medium is higher than the temperature of the extinguishing agent, so that thermal energy is transferred to the extinguishing agent. The energy exchange is optimized by suitable dimensioning and material selection of the pipelines.
[08] Bei der verbesserten Konstruktion des Flüssigkeitstanks sammelt sich das[08] With the improved design of the liquid tank, this collects
Löschmittel in der Sicke, in der die Rohrleitungen angeordnet sind. In diesem Fall steht eine thermisch wirksame Restmasse des Löschmittels dauerhaft zur Verfügung. Die Kühlung bleibt dann auch aufrecht, wenn die zum Löschen vorgesehene Löschmittelmenge verbraucht ist. Extinguishing agent in the bead in which the pipelines are arranged. In this case, a thermally effective residual mass of the extinguishing agent is permanently available. The cooling is then maintained even when the amount of extinguishing agent intended for extinguishing has been used up.
[09] In einer vorteilhaften Ausprägung der Erfindung umfasst das Traktionssystem einen Elektromotor und eine Leistungselektronik, wobei die Leistungselektronik mit Kühlelementen des Kühlkreislaufs ausgestattet ist. Gekühlt werden dabei insbesondere Traktionsstromrichter und gegebenenfalls Hilfsbetriebsumrichter. [10] Eine weitere Verbesserung sieht vor, dass das Traktionssystem einen elektrischen Speicher umfasst und dass der elektrische Speicher mit Kühlelementen des Kühlkreislaufs ausgestattet ist. Thermisch sensible elektrische Speicher wie Lithium-Ionen-Akkumulatoren können so sicher betrieben werden. Damit ist das Schienenfahrzeug auch bei fehlender Energiezufuhr aus einer Oberleitung rein elektrisch verfahrbar. In an advantageous embodiment of the invention, the traction system comprises an electric motor and power electronics, the power electronics being equipped with cooling elements of the cooling circuit. In particular, traction converters and, if necessary, auxiliary converters are cooled. A further improvement provides that the traction system comprises an electrical storage device and that the electrical storage device is equipped with cooling elements of the cooling circuit. Thermally sensitive electrical storage devices such as lithium-ion batteries can thus be operated safely. This means that the rail vehicle can be moved purely electrically even when there is no energy supply from an overhead line.
[11] Für Überstellfahrten und Einsätze bei geringeren Umgebungstemperaturen umfasst der Kühlkreislauf sinnvollerweise einen Luftkühler. Auf diese Weise erfolgt bei möglicher Luftkühlung keine Erwärmung des Löschmittels. [11] For transfers and operations at lower ambient temperatures, the cooling circuit makes sense to include an air cooler. In this way, if air cooling is possible, the extinguishing agent is not heated.
[12] Dabei ist günstig, wenn der Luftkühler über schaltbare Ventile in den Kühlkreislauf integriert ist. Eine automatische Betätigung der Ventile erfolgt mittels einer Steuereinrichtung in Abhängigkeit von einer Umgebungstemperatur. [12] It is advantageous if the air cooler is integrated into the cooling circuit via switchable valves. The valves are automatically actuated by means of a control device as a function of an ambient temperature.
[13] Erweitert werden die Einsatzmöglichkeiten, wenn ein erster Wagen den Flüssigkeitstank umfasst und wenn ein mit dem ersten Wagen gekoppelter zweiter Wagen das Traktionssystem umfasst. Dieses aus mehreren Wagen bestehende Schienenfahrzeug ist zum Mitführen großer Löschmittelmengen geeignet, wobei eine ausreichend große Traktion sichergestellt ist. [13] The possible uses are expanded if a first carriage comprises the liquid tank and if a second carriage coupled to the first carriage comprises the traction system. This rail vehicle, which consists of several cars, is suitable for carrying large amounts of extinguishing agent, with sufficient traction being ensured.
[14] Eine Weiterbildung dieser Erfindungsausprägung sieht vor, dass die Kopplung der Wagen mittels einer Koppeleinrichtung erfolgt, die Verbindungsleitungen des Kühlkreislaufs umfasst. Bei einem Kopplungsvorgang erfolgt dann gemeinsam mit der Verbindung diverser Versorgungs- und Steuerleitungen auch eine Verbindung der Leitungen des Kühlkreislaufs. [14] A further development of this aspect of the invention provides that the cars are coupled by means of a coupling device that includes connecting lines of the cooling circuit. In the case of a coupling process, the lines of the cooling circuit are then connected together with the connection of various supply and control lines.
[15] Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben des Schienenfahrzeugs wird im Kühlkreislauf der Wärmetauscher mittels einer Steuereinrichtung ab einer vorgegebenen Temperaturschwelle aktiviert. Die Aktivierung erfolgt vorteilhafterweise durch eine automatische Ansteuerung von im Kühlkreislauf angeordneten Wegeventilen. Damit ist sichergestellt, dass temperaturempfindliche Komponenten des Traktionssystems unterhalb einer zulässigen Temperatur bleiben. In the method according to the invention for operating the rail vehicle, the heat exchanger is activated in the cooling circuit by means of a control device from a predetermined temperature threshold. The activation is advantageously carried out by an automatic control of directional control valves arranged in the cooling circuit. This ensures that temperature-sensitive components of the traction system remain below a permissible temperature.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen [16] Die Erfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weise unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung: Brief description of the drawings [16] The invention is explained below by way of example with reference to the accompanying figures. It shows in a schematic representation:
Fig. 1 Schienenfahrzeug in einer Seitenansicht Fig. 1 rail vehicle in a side view
Fig. 2 Schienenfahrzeug mit mehreren Wagen Fig. 2 rail vehicle with several cars
Fig. 3 Blockschaltbild Fig. 3 block diagram
Beschreibung der Ausführungsformen Description of the embodiments
[17] Das in Fig. 1 dargestellte Schienenfahrzeug 1 umfasst einen Flüssigkeitstank 2, der auf einem Fahrzeugrahmen 3 abgestützt ist. Der Fahrzeugrahmen 3 ist auf Schienenfahrwerken 4 mittels eines Traktionssystems 5 auf einem Gleis 6 verfahrbar. An den Stirnseiten des Schienenfahrzeugs 1 ist jeweils eine Fahrerkabine 7 mit einem Führerstand angeordnet. Erfindungsgemäß umfasst das Traktionssystem 5 einen Kühlkreislauf mit einem Kühlmedium zum Kühlen temperaturempfindlicher Komponenten. Bei einem Dieselantrieb sind beispielsweise elektronische Bauteile einer Motorsteuerung oder sonstiger Steuerungseinrichtungen vor einem thermischen Ausfall zu schützen. Gegebenenfalls erfolgt auch eine Kühlung des Motorblocks mittels des Kühlkreislaufes. The rail vehicle 1 shown in FIG. 1 comprises a liquid tank 2 which is supported on a vehicle frame 3. The vehicle frame 3 can be moved on rail bogies 4 by means of a traction system 5 on a track 6. A driver's cab 7 with a driver's cab is arranged on each of the front sides of the rail vehicle 1. According to the invention, the traction system 5 comprises a cooling circuit with a cooling medium for cooling temperature-sensitive components. In the case of a diesel drive, for example, electronic components of an engine control or other control devices must be protected from thermal failure. If necessary, the engine block is also cooled by means of the cooling circuit.
[18] Vorzugsweise ist das Schienenfahrzeug 1 elektrisch angetrieben. Dazu ist am Dach des Schienenfahrzeugs 1 ein Stromabnehmer 8 angeordnet. Dieser versorgt einen Elektromotor 9 über eine Transformatoreinheit 10 und eine Leistungselektronik 11 aus einer Oberleitung 12 mit elektrischer Energie. Die Leistungselektronik 11 umfasst beispielsweise einen Traktionsstromrichter 13 sowie diverse Zusatzeinrichtungen 14 wie zum Beispiel einen Hilfsbetriebsumrichter. The rail vehicle 1 is preferably electrically driven. For this purpose, a current collector 8 is arranged on the roof of the rail vehicle 1. This supplies an electric motor 9 via a transformer unit 10 and power electronics 11 from an overhead line 12 with electrical energy. The power electronics 11 include, for example, a traction converter 13 and various additional devices 14 such as an auxiliary converter.
[19] Sinnvoll ist die Anordnung eines elektrischen Speichers 15, um den elektrischen Traktionsantrieb bei fehlender Oberleitung 12 für die Dauer eines Arbeite- bzw. Löscheinsatzes aufrecht erhalten zu können. Mittels des Kühlkreislaufs werden insbesondere der Traktionsstromrichter 11 , die Zusatzeinrichtungen 14 und gegebenenfalls der elektrische Speicher 15 gekühlt. [20] Für eine Brandbekämpfung führt das Schienenfahrzeug 1 im Flüssigkeitstank 2 eine große Menge an Löschmittel 16 mit. Dabei handelt es sich bevorzugterweise um Wasser. Diverse Löscheinrichtungen 17 sind zur Ausbringung des Löschmittels 16 angeordnet. Bei Bedarf wird das im Flüssigkeitstank 2 gespeicherte Wasser vor der Ausbringung mit einem separat mitgeführten Löschzusatz vermengt. [19] It makes sense to arrange an electrical storage device 15 in order to be able to maintain the electrical traction drive in the absence of an overhead line 12 for the duration of a work or fire-fighting mission. By means of the cooling circuit, in particular the traction converter 11, the additional devices 14 and, if applicable, the electrical storage device 15 are cooled. For fire fighting, the rail vehicle 1 carries a large amount of extinguishing agent 16 in the liquid tank 2. This is preferably water. Various extinguishing devices 17 are arranged for discharging the extinguishing agent 16. If necessary, the water stored in the liquid tank 2 is mixed with a separately carried extinguishing additive before it is discharged.
[21] Erfindungsgemäß umfasst der Kühlkreislauf einen Wärmetauscher 18, der zur Wärmeabgabe an das Löschmittel 16 ausgebildet ist. In einer nicht dargestellten Ausbildung wird das Löschmittel 16 über Rohre oder Schläuche zum Wärmetauscher 18 geleitet. Sinnvoller ist die in Fig. 1 dargestellte Variante, bei der Rohrleitungen 19 des Wärmetauschers 18 im Flüssigkeitstank 2 angeordnet sind. Die vom Kühlmedium des Kühlkreislaufs auf das Löschmittel 16 im Tank 2 übertragene Wärme ist dabei abhängig von der wirksamen Wärmeübertragungsfläche, der mittleren Temperaturdifferenz und dem Wärmedurchgangskoeffizienten der Rohrleitungen 19. According to the invention, the cooling circuit comprises a heat exchanger 18 which is designed to give off heat to the extinguishing agent 16. In an embodiment not shown, the extinguishing agent 16 is passed to the heat exchanger 18 via pipes or hoses. The variant shown in FIG. 1, in which pipes 19 of the heat exchanger 18 are arranged in the liquid tank 2, makes more sense. The heat transferred from the cooling medium of the cooling circuit to the extinguishing agent 16 in the tank 2 is dependent on the effective heat transfer area, the mean temperature difference and the heat transfer coefficient of the pipelines 19.
[22] Das in Fig. 2 dargestellte Schienenfahrzeug 1 umfasst drei aneinander gekoppelte Wagen 20, 21 , 22. Ein erster Wagen 20 ist als Tankwagen ausgebildet und umfasst den Flüssigkeitstank 2. Als Triebwagen ist ein daran gekoppelter zweiter Wagen 21 ausgebildet. Dieser umfasst den Stromabnehmer 8, der über die Transformatoreinheit 10 das Traktionssystem 5 versorgt. Auf der anderen Stirnseite ist der Tankwagens 20 mit einem dritten Wagen 22 gekoppelt, der als weiterer Triebwagen ausgebildet ist.The rail vehicle 1 shown in FIG. 2 comprises three carriages 20, 21, 22 coupled to one another. A first carriage 20 is designed as a tank truck and comprises the liquid tank 2. A second car 21 coupled to it is designed as a motor car. This includes the pantograph 8, which supplies the traction system 5 via the transformer unit 10. On the other end face, the tank truck 20 is coupled to a third car 22, which is designed as a further railcar.
Über eine fahrzeugeigene Stromleitung 23 versorgt der Stromabnehmer 8 über eine weitere Transformatoreinheit 10 zusätzliche Antriebseinheiten des Traktionssystems 5. Geschlossen wird der Stromkreis über Erdungsmodule 24. The current collector 8 supplies additional drive units of the traction system 5 via a further transformer unit 10 via a vehicle's own power line 23. The circuit is closed via grounding modules 24.
[23] Optional ist auch der Tankwagen 20 mit einem eigenen Antrieb ausgestattet, um im abgekoppelten Zustand selbsttätig verfahrbar zu sein oder um eine größere Traktion des Schienenfahrzeugs 1 zu erreichen. Die beiden Triebwagen 21, 22 sind mit zwei zweiachsigen Drehgestellen ausgestattet. Vorzugsweise umfasst der Tankwagen 20 zwei dreiachsigen Drehgestelle, um bei beschränkter Achsbelastung einen großvolumigen Flüssigkeitstank zu ermöglichen (z.B. 50.000 Liter Speicherinhalt). Zumindest werden 5.000 Liter des Löschmittels 16 mitgeführt, um während eines Löscheinsatzes die erfindungsgemäße Kühlung der Komponenten des Traktionssystems 5 sicherzustellen. The tank truck 20 is optionally also equipped with its own drive so that it can be moved automatically in the uncoupled state or in order to achieve greater traction for the rail vehicle 1. The two railcars 21, 22 are equipped with two two-axle bogies. The tank truck 20 preferably comprises two three-axle bogies in order to enable a large-volume liquid tank with a limited axle load (for example 50,000 liters storage capacity). At least 5,000 liters will be of the extinguishing agent 16 in order to ensure the inventive cooling of the components of the traction system 5 during an extinguishing operation.
[24] In Fig. 3 ist das Traktionssystem 5 mit zwei Kühlkreisläufen des dreiteiligen Schienenfahrzeugs 1 schematisch dargestellt. In vereinfachter Form gilt dieses Schema auch für das Schienenfahrzeug 1 in Fig. 1 , wobei dort nur ein Kühlkreislauf vorgesehen ist. In Fig. 3, the traction system 5 with two cooling circuits of the three-part rail vehicle 1 is shown schematically. In a simplified form, this scheme also applies to the rail vehicle 1 in FIG. 1, only one cooling circuit being provided there.
[25] In der Mitte ist der Flüssigkeitstank 2 mit dem Löschmittel 16 eingezeichnet. Darin ist für jeden Triebwagen 21 , 22 jeweils ein Wärmetauscher 18 angeordnet. Jeder Wärmetauscher 18 ist ein Element eines eigenen Kühlkreislaufs. Der jeweilige Kühlkreislauf umfasst eine Umwälzpumpe 25, schaltbare Wegeventile 26 und Kühlelemente 27 zur Kühlung von temperaturempfindlichen Bauteilen. Zudem umfasst der Kühlkreislauf Verbindungsrohre bzw. Verbindungsschläuche. Mittels der jeweiligen Umwälzpumpen 25 zirkuliert ein Kühlmedium, beispielsweise mit Gefrierschutzmittel vermengtes Wasser, durch den zugeordneten Kühlkreislauf. [25] The liquid tank 2 with the extinguishing agent 16 is shown in the middle. A heat exchanger 18 is arranged therein for each railcar 21, 22. Each heat exchanger 18 is an element of its own cooling circuit. The respective cooling circuit comprises a circulating pump 25, switchable directional control valves 26 and cooling elements 27 for cooling temperature-sensitive components. In addition, the cooling circuit comprises connecting pipes or connecting hoses. By means of the respective circulating pumps 25, a cooling medium, for example water mixed with antifreeze, circulates through the associated cooling circuit.
[26] Die Wegeventile 26 sind mittels einer Steuereinrichtung 28 ansteuerbar. Zuschaltbar ist in jedem Kühlkreislauf ein Luftkühler 29, der vorzugsweise am Dach des jeweiligen Triebwagens 21, 22 angeordnet ist. Der jeweilige Luftkühler 29 wird bei Überstellfahrten und bei Arbeitseinsätzen mit niedriger Umgebungstemperatur genutzt, um Wärme an die Umgebung abzugeben. In dieser Betriebsart erfolgt bei optimierter Auslegung des jeweiligen Luftkühlers 29 keine zusätzliche Wärmeabgabe an das Löschmittel 16. Zu- und Ableitungen des jeweiligen Wärmetauschers 18 bleiben dann durch entsprechende Schaltstellung der Wegeventile 26 gesperrt. The directional control valves 26 can be controlled by means of a control device 28. An air cooler 29, which is preferably arranged on the roof of the respective railcar 21, 22, can be switched on in each cooling circuit. The respective air cooler 29 is used during transfer trips and during work assignments with a low ambient temperature in order to give off heat to the environment. In this operating mode, with an optimized design of the respective air cooler 29, no additional heat is given off to the extinguishing agent 16. Inlet and outlet lines of the respective heat exchanger 18 then remain blocked by the corresponding switching position of the directional control valves 26.
[27] Im dargestellten Beispiel umfasst jeder Triebwagen 21 , 22 zwei Antriebseinheiten mit jeweils einem Elektromotor 9 und zugeordneter Leistungselektronik 11. In einem der Wagen 21 , 22 ist der elektrische Speicher 15 angeordnet. Damit kann das Schienenfahrzeug 1 bei fehlender Energie aus der Oberleitung 12 weiterhin elektrisch betrieben werden. In einem Gehäuse der jeweiligen Leistungselektronik 11 und in einem Gehäuse des elektrischen Speichers 15 sind die Kühlelemente 27 des zugeordneten Kühlkreislaufs angeordnet. Als Kühlelement 27 ist zum Beispiel ein mit dem Kühlmedium durchströmter Kühlkörper vorgesehen. Zur Wärmeaufnahme ist der jeweilige Kühlkörper mit einem temperaturempfindlichen elektrischen Bauteil der Leistungselektronik 11 thermisch kontaktiert. Diese effiziente Kühlung sorgt für eine lange Lebensdauer der Bauteile. In the example shown, each railcar 21, 22 comprises two drive units, each with an electric motor 9 and associated power electronics 11. The electrical storage device 15 is arranged in one of the cars 21, 22. In this way, the rail vehicle 1 can continue to be operated electrically when there is no energy from the overhead line 12. In a housing of the respective power electronics 11 and in a housing of the electrical storage device 15, the cooling elements 27 of the associated Arranged cooling circuit. For example, a cooling element through which the cooling medium flows is provided as the cooling element 27. In order to absorb heat, the respective heat sink is in thermal contact with a temperature-sensitive electrical component of the power electronics 11. This efficient cooling ensures a long service life for the components.
[28] Im anderen Triebwagen 23 ist eine Motor-Generator-Einheit angeordnet. Damit erfolgt bei Bedarf über einen mittels eines Dieselmotors 30 angetriebenen Generator 31 eine Notversorgung des Schienenfahrzeugs 1 mit elektrischer Energie. Vorzugsweise ist auch die Motor-Generator-Einheit mit einem Kühlelement 27 des zugeordneten Kühlkreislaufes ausgestattet. In the other railcar 23, a motor-generator unit is arranged. Thus, if required, an emergency supply of the rail vehicle 1 with electrical energy takes place via a generator 31 driven by means of a diesel engine 30. The motor-generator unit is preferably also equipped with a cooling element 27 of the associated cooling circuit.
[29] Gekoppelt sind die drei Wagen 20, 21 , 22 mittels Koppeleinrichtungen 32. Mit diesen Koppeleinrichtungen 32 sind die Stromleitung 23 und die Leitungen der Kühlkreisläufe verbunden. Vorteilhafterweise sind auch Anschlüsse für Busleitungen zur Übertragung von Steuerungssignalen zwischen der Steuereinrichtung 28 und den Wegeventilen 26 vorgesehen. The three carriages 20, 21, 22 are coupled by means of coupling devices 32. The power line 23 and the lines of the cooling circuits are connected to these coupling devices 32. Connections for bus lines for the transmission of control signals between the control device 28 and the directional control valves 26 are also advantageously provided.
[30] Beispielsweise erreicht die Einsatztemperatur des Schienenfahrzeugs 1 bei einem Brandfall in einem Tunnel 60°Celsius. Um den Funktionserhalt sicherzustellen, ist für die Kühlung der Leistungselektronik 11 zum Beispiel eine maximale Temperatur von 55°Celsius für das im Kühlkreislauf zirkulierende Kühlmedium vorgegeben. Die aktuelle Temperatur des Kühlmediums wird über Temperatursensoren 33 laufend der Steuereinrichtung 28 gemeldet. Zusätzlich meldet ein Außensensor 34 die Umgebungstemperatur. Abhängig von den Temperaturverhältnissen erfolgt die Kühlung über die Luftkühler 29, die Wärmetauscher 18 oder durch einen kombinierten Betrieb beider Kühleinrichtungen 18, 29. For example, the operating temperature of the rail vehicle 1 reaches 60 ° Celsius in the event of a fire in a tunnel. In order to ensure that the function is maintained, a maximum temperature of 55 ° Celsius for the cooling medium circulating in the cooling circuit is specified for cooling the power electronics 11, for example. The current temperature of the cooling medium is continuously reported to the control device 28 via temperature sensors 33. In addition, an outside sensor 34 reports the ambient temperature. Depending on the temperature conditions, the cooling takes place via the air coolers 29, the heat exchangers 18 or by a combined operation of the two cooling devices 18, 29.
[31] Bei einem Löscheinsatz wird das Löschmittel 16 verbraucht, sodass die thermische Masse im Flüssigkeitstank 2 abnimmt. Um die Kühlfunktion möglichst lange aufrecht zu erhalten ist es sinnvoll, im Flüssigkeitstank 2 eine Sicke 35 auszubilden, in der sich ein verbleibender Rest des Löschmittels 16 sammelt. Dabei ist ein Auslass 36 zur Förderung des Löschmittels 16 zu den Löscheinrichtungen 17 oberhalb der Sicke 35 angeordnet. Die Rohrleitungen 19 der Wärmetauscher 18 sind in der Sicke 35 angeordnet, sodass die thermische Restmasse des Löschmittels 16 weiterhin Wärme aus den Kühlkreisläufen aufnehmen kann. Auf diese Weise ist eine besonders lange Einsatzdauer des Schienenfahrzeugs 1 bei hoher Umgebungstemperatur möglich, ohne ein thermisches Versagen einzelner Bauteile zu riskieren. [31] During an extinguishing operation, the extinguishing agent 16 is consumed, so that the thermal mass in the liquid tank 2 decreases. In order to maintain the cooling function for as long as possible, it makes sense to form a bead 35 in the liquid tank 2, in which the remainder of the extinguishing agent 16 collects. An outlet 36 for conveying the extinguishing agent 16 to the extinguishing devices 17 is arranged above the bead 35. The pipes 19 of the heat exchangers 18 are arranged in the bead 35, so that the residual thermal mass of the extinguishing agent 16 can continue to absorb heat from the cooling circuits. In this way, a particularly long period of use of the rail vehicle 1 at a high ambient temperature is possible without risking thermal failure of individual components.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Schienenfahrzeug (1) zur Brandbekämpfung mit einem Traktionssystem (5) und einem Flüssigkeitstank (2) zur Speicherung eines Löschmittels (16), dadurch gekennzeichnet, dass zur Kühlung von Komponenten (11, 15, 30) des Traktionssystems (5) ein Kühlkreislauf angeordnet ist und dass der Kühlkreislauf einen Wärmetauscher (18) zur Wärmeabgabe an das Löschmittel (16) umfasst. 1. Rail vehicle (1) for fire fighting with a traction system (5) and a liquid tank (2) for storing an extinguishing agent (16), characterized in that a cooling circuit is used to cool components (11, 15, 30) of the traction system (5) is arranged and that the cooling circuit comprises a heat exchanger (18) for dissipating heat to the extinguishing agent (16).
2. Schienenfahrzeug (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (18) zumindest teilweise innerhalb des Flüssigkeitstanks (2) angeordnet ist. 2. Rail vehicle (1) according to claim 1, characterized in that the heat exchanger (18) is arranged at least partially within the liquid tank (2).
3. Schienenfahrzeug (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (18) Rohrleitungen (19) umfasst, die insbesondere in einer Sicke (35) des Flüssigkeitstanks (2) angeordnet sind. 3. Rail vehicle (1) according to claim 2, characterized in that the heat exchanger (18) comprises pipes (19) which are arranged in particular in a bead (35) of the liquid tank (2).
4. Schienenfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Traktionssystem (5) einen Elektromotor (9) und eine Leistungselektronik (11) umfasst und dass die Leistungselektronik (11) mit Kühlelementen (27) des Kühlkreislaufs ausgestattet ist. 4. Rail vehicle (1) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the traction system (5) comprises an electric motor (9) and power electronics (11) and that the power electronics (11) are equipped with cooling elements (27) of the cooling circuit is.
5. Schienenfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Traktionssystem (5) einen elektrischen Speicher (15) umfasst und dass der elektrische Speicher (15) mit Kühlelementen (27) des Kühlkreislaufs ausgestattet ist. 5. Rail vehicle (1) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the traction system (5) comprises an electrical memory (15) and that the electrical memory (15) is equipped with cooling elements (27) of the cooling circuit.
6. Schienenfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkreislauf zur Wärmeabgabe einen Luftkühler (29) umfasst. 6. Rail vehicle (1) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the cooling circuit comprises an air cooler (29) for dissipating heat.
7. Schienenfahrzeug (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftkühler (29) über schaltbare Ventile (26) in den Kühlkreislauf integriert ist. 7. Rail vehicle (1) according to claim 6, characterized in that the air cooler (29) is integrated into the cooling circuit via switchable valves (26).
8. Schienenfahrzeug (1) nach einen der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Wagen (20) den Flüssigkeitstank (2) umfasst und dass ein mit dem ersten Wagen (20) gekoppelter zweiter Wagen (21) das Traktionssystem (5) umfasst. 8. Rail vehicle (1) according to one of claims 1 to 7, characterized in that a first carriage (20) comprises the liquid tank (2) and that a second carriage (21) coupled to the first carriage (20) comprises the traction system (5 ) includes.
9. Schienenfahrzeug (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wagen (20, 21) gekoppelt sind mit einer Koppeleinrichtung (32), die Verbindungsleitungen des Kühlkreislaufs umfasst. 9. Rail vehicle (1) according to claim 8, characterized in that the carriages (20, 21) are coupled to a coupling device (32) which comprises connecting lines of the cooling circuit.
10. Verfahren zum Betreiben eines Schienenfahrzeugs (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (18) im Kühlkreislauf mittels einer Steuereinrichtung (28) ab einer vorgegebenen Temperaturschwelle aktiviert wird. 10. The method for operating a rail vehicle (1) according to one of claims 1 to 9, characterized in that the heat exchanger (18) is activated in the cooling circuit by means of a control device (28) from a predetermined temperature threshold.
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