EP4084875B1 - Schienenfahrzeug zur brandbekämpfung - Google Patents

Schienenfahrzeug zur brandbekämpfung

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EP4084875B1
EP4084875B1 EP20838357.0A EP20838357A EP4084875B1 EP 4084875 B1 EP4084875 B1 EP 4084875B1 EP 20838357 A EP20838357 A EP 20838357A EP 4084875 B1 EP4084875 B1 EP 4084875B1
Authority
EP
European Patent Office
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rail vehicle
cooling circuit
cooling
extinguishing agent
traction system
Prior art date
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Active
Application number
EP20838357.0A
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English (en)
French (fr)
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EP4084875C0 (de
EP4084875A1 (de
Inventor
Stefan KRENN
Andreas Hofer
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Plasser und Theurer Export Von Bahnbaumaschinen GmbH
Original Assignee
Plasser und Theurer Export Von Bahnbaumaschinen GmbH
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Publication date
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Publication of EP4084875B1 publication Critical patent/EP4084875B1/de
Active legal-status Critical Current
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    • B61—RAILWAYS
    • B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C5/00—Locomotives or motor railcars with IC engines or gas turbines
    • 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
    • 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 firefighting using extinguishing devices arranged on the rail vehicle for dispensing an extinguishing agent, with a traction system and a liquid tank for storing the extinguishing agent.
  • the invention also relates to a method for operating the rail vehicle.
  • a rail vehicle for firefighting is known. This rail vehicle is specifically designed for firefighting and rescuing people in a tunnel.
  • the rail vehicle includes a liquid tank for storing an extinguishing agent used in firefighting.
  • the rail vehicle can be moved along a track using a traction system.
  • WO 2018/210526 A2 describes a rail vehicle whose traction drive comprises an electric motor supplied by an electrical energy storage device located on board the rail vehicle.
  • Devices and methods for fire prevention and fire extinguishing of the energy storage device and the power converter provided for controlling the electric motor are disclosed. These devices include, in particular, a tank with a dielectric fluid, which is arranged above the energy storage device and is connected to a dielectric circuit, which serves to regulate the temperature of the components—i.e., the battery cells—of the energy storage device, via an extinguishing line that can be shut off with a controllable valve, and a compensating line.
  • the invention is based on the object of improving a rail vehicle of the type mentioned at the outset in such a way that at high ambient temperatures over a longer period of use a safe Operation is possible. Furthermore, it is an object of the invention to provide a corresponding method for operating the rail vehicle.
  • a cooling circuit is provided to cool the components of the traction system, and the cooling circuit includes a heat exchanger for transferring 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 firefighting, particularly in tunnels. Heat dissipation to the environment is then only possible to a limited extent.
  • the unused extinguishing agent absorbs the thermal energy generated by the traction system.
  • the cooling effect is facilitated by the extinguishing agent's large thermal mass and relatively good specific heat capacity. This reliably prevents failure of temperature-sensitive components of the traction system. Even with a reduced or significantly heated extinguishing agent supply, the invention significantly extends the possible operating time.
  • the heat exchanger is located at least partially within the liquid tank.
  • the extinguishing agent thus remains in the tank and does not need to be routed to an external heat exchanger.
  • the heat exchanger includes pipes, which are arranged, in particular, in a groove in the liquid tank.
  • a cooling medium from 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 appropriate sizing and material selection of the pipes.
  • the extinguishing agent collects in the groove where the pipes are located.
  • a thermally effective residual mass of the extinguishing agent is permanently available. 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, wherein the power electronics are equipped with cooling elements of the cooling circuit.
  • the power electronics are equipped with cooling elements of the cooling circuit.
  • traction converters and, if applicable, auxiliary converters are cooled.
  • a further improvement involves the traction system incorporating an electric storage system, which is equipped with cooling elements for the cooling circuit.
  • This allows thermally sensitive electric storage devices such as lithium-ion batteries to be operated safely. This allows the rail vehicle to be driven purely electrically, even when there is no power supply from an overhead line.
  • the cooling circuit is best equipped with an air cooler. This prevents the extinguishing agent from heating up even when air cooling is available.
  • the air cooler is integrated into the cooling circuit via switchable valves.
  • the valves are automatically operated by a control device depending on the ambient temperature.
  • the application possibilities are expanded when a first car houses the liquid tank and a second car coupled to the first car houses the traction system.
  • This rail vehicle consisting of several cars, is suitable for carrying large quantities of extinguishing agent while ensuring sufficient traction.
  • a further development of this invention provides for the coupling of the carriages by means of a coupling device comprising connecting lines of the cooling circuit. During the coupling process, the cooling circuit lines are connected along with the various supply and control lines.
  • the heat exchanger in the cooling circuit is activated by a control device when a predetermined temperature threshold is reached. Activation is advantageously achieved by automatically controlling directional control valves arranged in the cooling circuit. This ensures that temperature-sensitive components of the traction system remain below a permissible temperature.
  • the rail vehicle 1 shown comprises a liquid tank 2 supported on a vehicle frame 3.
  • the vehicle frame 3 can be moved on a track 6 on rail bogies 4 by means of a traction system 5.
  • a driver's cab 7 with a driver's station is arranged at each end 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 system 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 electrically powered.
  • a pantograph 8 is arranged on the roof of the rail vehicle 1. This pantograph supplies an electric motor 9 with electrical energy from an overhead line 12 via a transformer unit 10 and power electronics 11.
  • the power electronics 11 includes, for example, a traction converter 13 and various additional devices 14, such as an auxiliary converter.
  • the cooling circuit cools, in particular, the traction converter 11, the auxiliary devices 14, and, if applicable, the electrical storage unit 15.
  • the rail vehicle 1 carries a large quantity of extinguishing agent 16 in the liquid tank 2.
  • This is preferably water.
  • Various extinguishing devices 17 are arranged for dispensing the extinguishing agent 16. If necessary, the water stored in the liquid tank 2 is mixed with a separately carried extinguishing additive before dispensing.
  • the cooling circuit comprises a heat exchanger 18, which is designed to transfer heat to the extinguishing agent 16.
  • the extinguishing agent 16 is guided to the heat exchanger 18 via pipes or hoses.
  • Fig. 1 The variant shown is that pipes 19 of the heat exchanger 18 are arranged in the liquid tank 2. The heat transferred from the cooling medium of the cooling circuit to the extinguishing agent 16 in the tank 2 depends on the effective heat transfer area, the average temperature difference, and the heat transfer coefficient of the pipes 19.
  • the illustrated rail vehicle 1 comprises three coupled wagons 20, 21, 22.
  • a first wagon 20 is designed as a tank wagon and contains the liquid tank 2.
  • a second wagon 21 is coupled to it as a railcar.
  • This wagon includes the pantograph 8, which supplies the traction system 5 via the transformer unit 10.
  • the tank wagon 20 is coupled to a third wagon 22, which is designed as another railcar.
  • the pantograph 8 supplies additional drive units of the traction system 5 via another transformer unit 10.
  • the circuit is closed via grounding modules 24.
  • the tank car 20 is also equipped with its own drive to enable it to move independently when uncoupled or to achieve greater traction of the rail vehicle 1.
  • the two railcars 21, 22 are equipped with two two-axle bogies.
  • the tank car 20 comprises two three-axle bogies to allow for a large-volume liquid tank (e.g., 50,000 liters of storage capacity) with limited axle load. At least 5,000 liters of the extinguishing agent 16 in order to ensure the cooling of the components of the traction system 5 according to the invention 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 simplified form, this diagram also applies to the rail vehicle 1 in Fig. 1 , where only one cooling circuit is provided.
  • the liquid tank 2 containing the extinguishing agent 16 is shown.
  • a heat exchanger 18 is arranged within it for each railcar 21, 22.
  • Each heat exchanger 18 is an element of a separate cooling circuit.
  • the respective cooling circuit comprises a circulation pump 25, switchable directional control valves 26, and cooling elements 27 for cooling temperature-sensitive components.
  • the cooling circuit also includes connecting pipes and hoses.
  • a cooling medium for example, water mixed with antifreeze, circulates through the associated cooling circuit by means of the respective circulation pumps 25.
  • the directional control valves 26 are controlled by a control device 28.
  • the respective air cooler 29 is used during transfer trips and during work operations with low ambient temperatures to dissipate heat into the environment. In this operating mode, with an optimized design of the respective air cooler 29, no additional heat is dissipated to the extinguishing agent 16.
  • the supply and discharge 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 unit 15 is arranged in one of the cars 21, 22. This allows the rail vehicle 1 to continue to be operated electrically when there is no power from the overhead line 12.
  • the cooling elements 27 of the associated The cooling circuit is arranged.
  • a heat sink through which the cooling medium flows, for example, is provided as the cooling element 27. To absorb heat, the respective heat sink is thermally contacted with a temperature-sensitive electrical component of the power electronics 11. This efficient cooling ensures a long service life of the components.
  • a motor-generator unit is located in the other railcar 23. This provides an emergency supply of electrical energy to the rail vehicle 1 via a generator 31 driven by a diesel engine 30, if needed.
  • the motor-generator unit is also equipped with a cooling element 27 of the associated cooling circuit.
  • the three carriages 20, 21, and 22 are coupled by means of coupling devices 32.
  • the power line 23 and the cooling circuit lines are connected to these coupling devices 32.
  • connections for bus lines are also provided for transmitting control signals between the control device 28 and the directional control valves 26.
  • the operating temperature of rail vehicle 1 reaches 60°Celsius.
  • a maximum temperature of 55°C is specified for the cooling medium circulating in the cooling circuit for the power electronics 11.
  • the current temperature of the cooling medium is continuously reported to the control device 28 via temperature sensors 33.
  • an external sensor 34 reports the ambient temperature.
  • cooling is achieved via the air coolers 29, the heat exchangers 18, or through combined operation of both cooling devices 18, 29.
  • the extinguishing agent 16 is consumed, so that the thermal mass in the liquid tank 2 decreases.
  • An outlet 36 for conveying the extinguishing agent 16 to the extinguishing devices 17 is arranged above the groove 35.
  • the pipes 19 of the heat exchangers 18 are arranged in the groove 35, so that the residual thermal mass of the extinguishing agent 16 can continue to absorb heat from the cooling circuits. This allows for a particularly long service life of rail vehicle 1 at high ambient temperatures without risking thermal failure of individual components.

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Description

    Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug zur Brandbekämpfung mittels am Schienenfahrzeug angeordneten Löscheinrichtungen zur Ausbringung eines Löschmittels, mit einem Traktionssystem und einem Flüssigkeitstank zur Speicherung des Löschmittels. Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben des Schienenfahrzeugs.
    • Stand der Technik
  • Aus der WO 2018/137871 A1 ist ein Schienenfahrzeug zur 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.
  • WO 2018/210526 A2 beschreibt ein Schienenfahrzeug, dessen Fahrantrieb einen Elektromotor umfasst, der mit einem an Bord des Schienenfahrzeugs befindlichen elektrischen Energiespeichers versorgt wird. Dabei werden Vorrichtungen und Verfahren zur Brandvermeidung und Brandlöschung des Energiespeichers und des zur Ansteuerung des Elektromotors vorgesehenen Stromrichters offengelegt. Jene umfassen insbesondere einen Tank mit Dielektrikum, der oberhalb des Energiespeichers angeordnet ist und mit einem Dielektrikumkreislauf, der zur Temperierung der Komponenten - also der Akkuzellen - des Energiespeichers dient, über eine mit einem steuerbaren Ventil absperrbare Löschleitung und eine Ausgleichsleitung verbunden ist.
    • Darstellung der Erfindung
  • 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.
  • Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und 10. Abhängige Ansprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung an.
  • Dabei ist zur Kühlung von Komponenten des Traktionssystems ein 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.
  • 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.
  • 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.
  • Bei der verbesserten Konstruktion des Flüssigkeitstanks sammelt sich das 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.
  • 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.
  • 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.
  • Für Überstellfahrten und Einsätze bei geringeren Umgebungstemperaturen umfasst der Kühlkreislauf sinnvollerweise einen Luftkühler. Auf diese Weise erfolgt bei möglicher Luftkühlung keine Erwärmung des Löschmittels.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die Erfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weise unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:
    • Fig. 1 Schienenfahrzeug in einer Seitenansicht
    • Fig. 2 Schienenfahrzeug mit mehreren Wagen
    • Fig. 3 Blockschaltbild
    Beschreibung der Ausführungsformen
  • 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.
  • 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.
  • Sinnvoll ist die Anordnung eines elektrischen Speichers 15, um den elektrischen Traktionsantrieb bei fehlender Oberleitung 12 für die Dauer eines Arbeits- bzw. Löscheinsatzes aufrecht erhalten zu können. Mittels des Kühlkreislaufs werden insbesondere der Traktionsstromrichter 11, die Zusatzeinrichtungen 14 und gegebenenfalls der elektrische Speicher 15 gekühlt.
  • 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.
  • 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.
  • 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. 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.
  • 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.
  • 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 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (10)

  1. Schienenfahrzeug (1) zur Brandbekämpfung mittels am Schienenfahrzeug (1) angeordneten Löscheinrichtungen (17) zur Ausbringung eines Löschmittels (16), mit einem Traktionssystem (5) und einem Flüssigkeitstank (2) zur Speicherung des Löschmittels (16), wobei zur Kühlung von Komponenten (11, 15, 30) des Traktionssystems (5) ein Kühlkreislauf angeordnet ist und der Kühlkreislauf einen Wärmetauscher (18) zur Wärmeabgabe an das Löschmittel (16) umfasst.
  2. Schienenfahrzeug (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (18) zumindest teilweise innerhalb des Flüssigkeitstanks (2) angeordnet ist.
  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.
  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.
  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.
  6. Schienenfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkreislauf zur Wärmeabgabe einen Luftkühler (29) umfasst.
  7. Schienenfahrzeug (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftkühler (29) über schaltbare Ventile (26) in den Kühlkreislauf integriert ist.
  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.
  9. Schienenfahrzeug (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wagen (20, 21) gekoppelt sind mit einer Koppeleinrichtung (32), die Verbindungsleitungen des Kühlkreislaufs umfasst.
  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.
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