RU2501685C2

RU2501685C2 - Railway vehicle with changeover between winter and summer operation modes

Info

Publication number: RU2501685C2
Application number: RU2011112799/11A
Authority: RU
Inventors: Томас БАУМАНН; Буркхард ХАЛЬФМАНН; Рюдигер МАНГЛЕР; Арнд РЮТЕР
Original assignee: Сименс Акциенгезелльшафт
Priority date: 2008-09-04
Filing date: 2009-08-19
Publication date: 2013-12-20
Also published as: WO2010026049A1; EP2318251A1; EP2318251B1; ES2379693T3; ATE544651T1; CN102143874B; CN102143874A; RU2011112799A; PT2318251E; DE102008045952A1

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: invention relates to electric transport facilities. Railway vehicle comprises cooling system for components arranged under floor 2 such as AC rectifier, transformer or traction motor 4 to be cooled either directly or with the help of appropriate coolant. Note here that cooling system comprises at least one first inlet for external cooling air arranged in zone under floor 2 and at least one blower 5 to force cooling air to at least one of the components 4. Cooling system has at least one second inlet communicated with blower 5 for external cooling air arranged above side baffles 8 of vehicle 1 and communicated via air channel 13 with zone 2 under the floor. Note here that said first inlet is equipped with snow filter 16.

EFFECT: simplified cooling device, lower consumed powder.

5 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к рельсовому транспортному средству, содержащему охлаждающую систему для расположенных в зоне под полом компонентов, таких как, например, блок электроснабжения, выпрямитель переменного тока, трансформатор или тяговый электродвигатель. Они охлаждаются либо непосредственно, либо с помощью соответствующего охладителя, при этом охлаждающая система имеет по меньшей мере одно первое входное отверстие для применяемого в качестве охлаждающего воздуха наружного воздуха, которое расположено в зоне под полом, и по меньшей мере один вентилятор для направления охлаждающего воздуха по меньшей мере на один из компонентов, и охлаждающая система имеет по меньшей мере одно соединенное по потоку с вентилятором второе входное отверстие для применяемого в качестве охлаждающего воздуха наружного воздуха, которое расположено над боковыми фартуками рельсового транспортного средства и соединено через воздушный канал с зоной под полом.The invention relates to a rail vehicle containing a cooling system for components located in the area under the floor, such as, for example, an electric power supply unit, an AC rectifier, a transformer or a traction motor. They are cooled either directly or with the help of a suitable cooler, while the cooling system has at least one first inlet for outside air used as cooling air, which is located in the area under the floor, and at least one fan for directing cooling air through at least one of the components, and the cooling system has at least one downstream inlet for the cooling air used as a fan external air, which is located above the side aprons of the rail vehicle and is connected through the air channel to the area under the floor.

Для различения входных отверстий в последующем под первыми входными отверстиями понимаются отверстия, которые расположены в зоне под полом рельсового транспортного средства, в то время как вторые входные отверстия всегда лежат над боковыми фартуками, например, в зоне крыши.In order to distinguish between the inlet openings, hereinafter, the first inlet openings are understood to be openings that are located in the area under the floor of the rail vehicle, while the second inlet openings always lie above the side aprons, for example, in the roof area.

Такое рельсовое транспортное средство известно, например, из DE 102006032335 А1. Указанное там рельсовое транспортное средство выполнено с возможностью переключения между зимним и летним режимом. Для этого служат оба упомянутых входных отверстия, из которых первые отверстия в зоне боковых фартуков используются для летнего режима, в то время как вторые входные отверстия, например, в зоне крыши, предназначены для зимнего режима. Кроме того, в зимнем режиме предусмотрено, что все входные отверстия в зоне боковых фартуков остаются закрытыми.Such a rail vehicle is known, for example, from DE 102006032335 A1. The rail vehicle indicated there is configured to switch between winter and summer mode. For this, both said inlets are used, of which the first openings in the area of the side aprons are used for summer mode, while the second inlets, for example, in the roof area, are intended for winter mode. In addition, in winter mode, it is provided that all inlets in the area of the side aprons remain closed.

В случае, когда переход с летнего на зимний режим (и обратно) осуществляется в установленные календарные сроки, которые заданы на основании ожидаемой температуры, возникает следующая проблема: после перехода на зимний режим возможно также, что против ожиданий преобладают высокие наружные температуры, которые требуют подходящего охлаждения, в частности, тяговых электродвигателей. Вообще это можно в принципе осуществлять посредством подвода охлаждающего воздуха через второе входное отверстие, которое может быть предусмотрено в зоне крыши. Однако было бы желательно для диапазона переходных температур не применять исключительно подачу охлаждающего воздуха из второго входного отверстия. А именно, это приводит к необходимости предусмотрения очень больших воздушных каналов и опорных вентиляторов с повышенными резервами мощности.In the case when the transition from summer to winter mode (and vice versa) is carried out on schedule, which are set on the basis of the expected temperature, the following problem arises: after switching to winter mode, it is also possible that high outdoor temperatures prevail against expectations that require a suitable cooling, in particular, traction motors. In general, this can in principle be achieved by supplying cooling air through a second inlet, which can be provided in the roof area. However, it would be desirable for the range of transient temperatures not to apply exclusively the supply of cooling air from the second inlet. Namely, this leads to the need to provide very large air ducts and supporting fans with increased power reserves.

Исходя из этого, в основу изобретения положена задача дальнейшего усовершенствования указанного в начале рельсового транспортного средства так, что можно лучше учитывать климатические условия в диапазоне переходных температур между летом и зимой.Based on this, the invention is based on the task of further improving the rail vehicle indicated at the beginning so that climatic conditions can be better taken into account in the transition temperature range between summer and winter.

Эта задача решена тем, что по меньшей мере одно первое входное отверстие снабжено снежным фильтром. Такой снежный фильтр имеет свойство закупоривания при нагрузке снегом. Это означает, что в бесснежное время внутри зимнего режима снабженные снежным фильтром первые входные отверстия можно дальше использовать в качестве подвода охлаждающего воздуха. Лишь когда температуры, соответственно, климатические условия в целом таковы, что снежные фильтры закупориваются снегом, можно использовать исключительно вторые входные отверстия в зоне крыши. При этом используется то, что снежные фильтры имеют свойство закупоривания снегом, так что они закрываются в определенной степени «автоматически».This problem is solved in that at least one first inlet is provided with a snow filter. Such a snow filter has the property of clogging when loaded with snow. This means that during snowless times inside the winter regime, the first inlets equipped with a snow filter can be further used as a supply of cooling air. Only when the temperatures, respectively, the climatic conditions in general are such that the snow filters are clogged with snow, only the second inlets in the roof area can be used. In this case, it is used that the snow filters have the property of clogging with snow, so that they are closed to a certain extent “automatically”.

Предпочтительно, снежный фильтр расположен позади решетки фартука, т.е. в месте, которое обеспечивает, что закупоривание снежного фильтра приводит к закрыванию входного отверстия.Preferably, the snow filter is located behind the apron grill, i.e. in a place that ensures that clogging of the snow filter causes the inlet to close.

Предпочтительно, когда другие первые входные отверстия образованы в зоне боковых фартуков с возможностью закрывания для зимнего режима, и что по меньшей мере одно первое входное отверстие согласовано с вентилятором для тягового электродвигателя. Другие первые входные отверстия могут быть предназначены, например, также для охлаждения других расположенных под полом электрических компонентов. Все эти входные отверстия закрыты в зимнем режиме. В этом случае лишь входное отверстие для тягового электродвигателя, соответственно, тяговых электродвигателей, снабжено снежным фильтром.Preferably, the other first inlet openings are formed in the area of the side aprons with the possibility of closing for the winter mode, and that at least one first inlet is matched with a fan for the traction motor. The other first inlets may, for example, also be used to cool other electrical components located under the floor. All of these inlets are closed in winter mode. In this case, only the inlet for the traction motor, respectively, traction motors, is equipped with a snow filter.

В качестве альтернативного решения, возможно также, что снежные фильтры установлены в других местах зоны под полом, так что несколько первых входных отверстий снабжены снежными фильтрами. Примером этому может быть предусмотрение снежного фильтра у блока электроснабжения в батарейном вагоне.As an alternative solution, it is also possible that the snow filters are installed elsewhere in the area under the floor, so that the first few inlets are provided with snow filters. An example of this is the provision of a snow filter at the power supply unit in a battery car.

Тем самым обеспечивается, что в зимнем режиме повышенная потребность тяговых электродвигателей в охлаждающем воздухе при наружных температурах до примерно 25°C покрывается за счет дополнительного воздушного потока через боковые фартуки (первое входное отверстие).This ensures that in winter mode the increased demand of traction motors for cooling air at outdoor temperatures up to about 25 ° C is covered by an additional air flow through the side aprons (first inlet).

Снежный фильтр может быть выполнен из одного или нескольких фильтрующих слоев. Эти фильтрующие слои смонтированы в зимнем режиме позади решеток фартуков полусферического пола.The snow filter can be made of one or more filter layers. These filter layers are mounted in winter mode behind the hemispherical apron gratings.

Ниже приводится более подробное пояснение примера выполнения изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:The following is a more detailed explanation of an example embodiment of the invention with reference to the accompanying drawings, which depict:

фиг. 1 - частичный разрез моторного вагона в качестве примера рельсового транспортного средства, на виде сбоку; иFIG. 1 is a partial sectional view of a motor car as an example of a rail vehicle, in side view; and

фиг. 2 - часть полусферического пола рельсового транспортного средства, в изометрической проекции.FIG. 2 - part of the hemispherical floor of a rail vehicle, in isometric view.

Как показано на фиг. 1, моторный вагон 1 имеет зону 2 под полом, в которой расположены различные электрические компоненты, которые подлежат охлаждению при работе. Тележки 3 снабжены соответствующими тяговыми электродвигателями 4, которые охлаждаются с помощью соответствующих вентиляторов 5 для тяговых электродвигателей. Нижняя сторона моторного вагона 1 уплотнена с помощью полусферического пола 6, так что над полусферическим полом 6 можно направлять потоки охлаждающего воздуха. Кроме того, над полусферическим полом 6 находится другой электрический агрегат 7, который является блоком электроснабжения, выпрямителем переменного тока или трансформатором, точнее, блоки охлаждения соответствующих приборов. Полусферический пол 6 продолжается на своих наружных кромках боковыми фартуками 8 моторного вагона 1. В зоне этих боковых фартуков 8 для образования первых входных отверстий предусмотрены первые впускные решетки 9 для применяемого в качестве охлаждающего воздуха наружного воздуха. Входящий через эти впускные решетки 9 наружный воздух применяется в вентиляторах 5 для тяговых электродвигателей для охлаждения тяговых электродвигателей 4. Охлаждающая установка 10 выпрямителя переменного тока, которая предусмотрена внутри полусферического пола 6 и в продольном направлении моторного вагона 1 примерно посредине, втягивает охлаждающий воздух для охлаждения выпрямителя 7 переменного тока. Вентиляторы 5 втягивают воздух для охлаждения тяговых электродвигателей 4.As shown in FIG. 1, the motor car 1 has a zone 2 under the floor, in which various electrical components are located, which are to be cooled during operation. Carts 3 are equipped with appropriate traction motors 4, which are cooled using the corresponding fans 5 for traction motors. The lower side of the motor car 1 is sealed with a hemispherical floor 6, so that flows of cooling air can be directed above the hemispherical floor 6. In addition, above the hemispherical floor 6 is another electrical unit 7, which is a power supply unit, an AC rectifier or a transformer, more precisely, the cooling units of the corresponding devices. The hemispherical floor 6 extends on its outer edges with the side aprons 8 of the motor car 1. In the area of these side aprons 8, the first intake grilles 9 for the outside air used as cooling air are provided for forming the first inlet openings. The outside air entering through these intake grilles 9 is used in the fans 5 for traction motors for cooling the traction motors 4. The cooling unit 10 of the AC rectifier, which is provided inside the hemispherical floor 6 and in the longitudinal direction of the motor car 1 approximately in the middle, draws in cooling air to cool the rectifier 7 AC. Fans 5 draw air to cool the traction motors 4.

В зоне крыши моторного вагона 1 находятся вторые впускные решетки 11 для образования вторых входных отверстий. Входящий через вторые впускные решетки 11 наружный воздух попадает сначала к соответствующим отделительным решеткам 12, которые, при рассматривании в продольном направлении моторного вагона 1, расположены косо и с наклоном вниз в направлении проходящего вертикально воздушного канала 13. Опорный вентилятор 14 подает охлаждающий воздух из зоны крыши в направлении охлаждающей установки 10. Могут быть предусмотрены другие воздушные каналы, которые расположены в продольном направлении транспортного средства друг за другом и подают охлаждающий воздух в зону 2 под полом, при этом все воздушные каналы исходят от вторых входных отверстий.In the roof area of the motor car 1, there are second intake grilles 11 for forming second inlet openings. The outside air entering through the second intake grilles 11 first enters the respective separating grilles 12, which, when viewed in the longitudinal direction of the motor car 1, are obliquely and tilted downward in the direction of the vertically extending air duct 13. The support fan 14 supplies cooling air from the roof area in the direction of the cooling unit 10. Other air channels may be provided which are arranged in the longitudinal direction of the vehicle one after the other and supply cooling air into zone 2 under the floor, with all the air channels coming from the second inlets.

Таким образом, охлаждающая система для зоны под полом моторного вагона 1 состоит из двух входных отверстий со вторыми впускными решетками 11 в зоне крыши и двух входных отверстий первой впускной решетки 9 в зоне бокового фартука моторного вагона 1, воздушного канала 13 и охлаждающей установки 10, которая может содержать несколько вентиляторов. Под охлаждающей установкой 10 в остальном уплотненном полусферическом полу 6 предусмотрен выход 15 для воздуха, который служит в качестве выхода для потока охлаждающего воздуха охлаждающей установки.Thus, the cooling system for the area under the floor of the motor car 1 consists of two inlet openings with second intake grilles 11 in the roof area and two inlet openings of the first intake grill 9 in the area of the side apron of the motor car 1, the air duct 13 and the cooling unit 10, which may contain several fans. Under the cooling unit 10, an air outlet 15 is provided in the otherwise sealed hemispherical floor 6, which serves as an outlet for the flow of cooling air of the cooling unit.

Охлаждающую установку можно вручную или автоматически переключать между летним режимом и зимним режимом. Для этого служит не изображенный здесь управляющий модуль, который может быть выполнен так, что при работе летом доля охлаждающего воздуха из первых впускных решеток 9 лежит в диапазоне между 30 и 100%, а доля охлаждающего воздуха из вторых впускных решеток 11 лежит в диапазоне между 0 и 70%. В противоположность этому, в зимнем режиме другие впускные решетки вручную или автоматически закрываются, так что охлаждающий воздух в принципе поставляется исключительно вторыми впускными решетками. Это имеет то преимущество, что в зимнем режиме применяемый в качестве охлаждающего воздуха наружный воздух по существу свободен от снега. На основании расположения вторых впускных решеток 11 в зоне крыши, завихряемый вверх снег не может попадать на вторые впускные решетки 11. При снегопаде отделительные решетки 12 действуют так, что имеющийся в воздухе снег отфильтровывается, прежде чем наружный воздух подается с помощью опорного вентилятора 14 дальше в воздушный канал 13.The cooling unit can be manually or automatically switched between summer mode and winter mode. For this purpose, a control module (not shown here) is used, which can be designed so that during summer operation the proportion of cooling air from the first intake grilles 9 lies in the range between 30 and 100%, and the proportion of cooling air from the second intake grilles 11 lies in the range between 0 and 70%. In contrast, in winter mode, the other intake grilles are manually or automatically closed, so that cooling air is, in principle, supplied exclusively by the second intake grilles. This has the advantage that in winter mode, the outside air used as cooling air is substantially free of snow. Based on the location of the second intake grilles 11 in the roof area, swirling upward snow cannot fall onto the second intake grilles 11. During snowfall, the separation grilles 12 act so that the snow that is present in the air is filtered out before the outside air is supplied by the support fan 14 further to air duct 13.

На фиг. 2 показан участок полусферического пола 6 рельсового транспортного средства, а именно, при рассматривании с внутренней стороны. Показаны два расположенных рядом друг с другом входных отверстия, из которых правое отверстие на фиг. 2 относится к первой впускной решетке 9, через которую входит поток наружного воздуха для охлаждения тяговых электродвигателей. На внутренней стороне впускной решетки 9 расположен для зимнего режима рельсового транспортного средства снежный фильтр 16. Снежный фильтр 16 служит для обеспечения в переходном диапазоне температур, в котором уже произошел переход на зимний режим, удовлетворительного охлаждения тяговых электродвигателей 4. Если не идет снег, то тяговые электродвигатели 4 получают охлаждающий воздух как из вторых впускных решеток 11 в зоне крыши, так и через первые впускные решетки 9, поскольку снежный фильтр 16 является полностью проницаемым для воздуха. При плохой погоде с выпадением снега, снежный фильтр 16 закупоривается при соответствующей нагрузке снегом, так что в этом случае реализуется полная герметизация полусферического пола 6, и необходимый охлаждающий воздух приходит исключительно через вторые впускные решетки 11.In FIG. 2 shows a portion of the hemispherical floor 6 of a rail vehicle, namely when viewed from the inside. Two adjacent inlet openings are shown, of which the right-hand opening in FIG. 2 relates to a first intake grill 9 through which a stream of external air enters to cool the traction motors. A snow filter 16 is located on the inner side of the intake grill 9 for the winter mode of the rail vehicle. The snow filter 16 serves to ensure satisfactory cooling of the traction motors 4 in the transition temperature range, in which the transition to winter mode has already taken place. If there is no snow, then traction electric motors 4 receive cooling air both from the second intake grilles 11 in the roof area and through the first intake grilles 9, since the snow filter 16 is completely permeable to air. In bad weather with snow falling, the snow filter 16 is clogged with a corresponding load of snow, so that in this case a complete sealing of the hemispherical floor 6 is realized, and the necessary cooling air comes exclusively through the second intake grilles 11.

Таким образом, снежный фильтр 16 расположен непосредственно позади впускных решеток 9. Он состоит из одного или нескольких пористых фильтрующих слоев.Thus, the snow filter 16 is located directly behind the intake grilles 9. It consists of one or more porous filter layers.

Снежный фильтр 16 может быть смонтирован на вентиляционном фартуке, с целью обеспечения лежащих за ним компонентов (потребителей охлаждающего воздуха) охлаждающим воздухом также зимой. При снеге этот снежный фильтр 16 закупоривается, так что охлаждающий воздух может попадать к компонентам лишь через крышевой канал, включая вентиляторы. Этот крышевой канал не может один покрывать потребность в воздухе при летних температурах.The snow filter 16 can be mounted on the ventilation apron, in order to provide the components lying behind it (consumers of cooling air) with cooling air also in winter. In snow, this snow filter 16 becomes clogged so that cooling air can only get to the components through the roof channel, including the fans. This roof channel cannot alone cover the need for air at summer temperatures.

При необходимости выполнены дополнительные первые впускные решетки 9 со снежными фильтрами 16, так что дополнительные компоненты с высокой потребностью в охлаждающем воздухе могут получать также в зимнем режиме дополнительный охлаждающий воздух.If necessary, additional first intake grilles 9 with snow filters 16 are made, so that additional components with a high demand for cooling air can also receive additional cooling air in winter mode.

Claims

1. A rail vehicle (1) comprising a cooling system for components located in a zone (2) under the floor, such as an electric power supply unit, an AC rectifier, a transformer or a traction motor (4), which are cooled either directly or using an appropriate cooler wherein the cooling system has at least one first inlet for fresh air used as cooling air, which is located in the zone (2) under the floor, and at least one fan (5) d I direct the cooling air to at least one of the components (4), and the cooling system has at least one second inlet for fresh air used as cooling air, which is located above the side aprons (8) ) of the rail vehicle (1) and is connected through the air channel (13) to the area (2) under the floor, characterized in that the first inlet is provided with a snow filter (16).

2. Rail vehicle (1) according to claim 1, characterized in that the snow filter (16) is located behind the inlet grille (9) of the first inlet.

3. Rail vehicle (1) according to claim 1 or 2, characterized in that the other inlet openings are formed in the area of the side aprons (8) with the possibility of closing for the winter mode, and the first inlet is matched with a fan (5) for the traction motor .

4. Rail vehicle (1) according to claim 1 or 2, characterized in that the snow filter (16) is made of one or more porous filter layers.

5. Rail vehicle (1) according to claim 3, characterized in that the snow filter (16) is made of one or more porous filter layers.