SCHIENENFAHRZEUG MIT TRAKTIONSKÜHLANLAGE

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Schienenfahrzeug nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

[0002] Aus der EP 2 481 898 A1 ist ein Schienenfahrzeug mit wenigstens einer Traktionskomponente, die mittels einer Traktionskühlanlage kühlbar ist, und mit einer Klimaanlage bekannt, die zur Klimatisierung eines Fahrgastinnenraums des Schienenfahrzeugs vorgesehen ist und einen mit dem Fahrgastinnenraum strömungstechnisch verbundenen und aus dem Schienenfahrzeug herausführenden Fortluftkanal aufweist, wobei die Traktionskühlanlage einen Wärmetauscher umfasst, an dem mittels eines Lüftermoduls angesaugte Umgebungsluft von einer Lufteinlassseite des Wärmetauschers aus zu einer Luftauslassseite des Wärmetauschers zur Entwärmung des Wärmetauschers vorbeigeführt ist.

[0003] Wie vorstehend beschrieben, liegen somit bei einem herkömmlichen Schienenfahrzeug für die Entwärmung der wenigstens einen Traktionskomponente einerseits und die Abführung von Raumluft aus dem Fahrgastinnenraum des Schienenfahrzeugs verschiedene Geräte vor. So dient die typischer Weise unterflur angeordnete Traktionskühlanlage, mittels deren Wärmetauscher Kühlfluid für die Traktionskomponente abgekühlt wird, zur Aufrechterhaltung des Betriebs der Traktionskomponente. Bei dieser kann es sich beispielsweise um einen Stromrichter, aber auch einen Transformator handeln.

[0004] Demgegenüber saugt das Fortluftgerät Luft aus dem Fahrgastinnenraum an und führt sie nach außerhalb des Fahrzeugs.

[0005] Vor diesem Hintergrund besteht die allgemeine Aufgabe, die Komplexität der strömungstechnischen Ausrüstung bei einem Schienenfahrzeug zu vermindern.

[0006] Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Schienenfahrzeug durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

[0007] Danach ist bei dem Schienenfahrzeug vorgesehen, dass ein Auslassende des Fortluftkanals der Klimaanlage an der Lufteinlassseite des Wärmetauschers der Traktionskühlanlage derart angeordnet ist, dass das Lüftermodul in dem Fortluftkanal befindliche Fortluft ansaugt, so dass die Traktionskühlanlage einen Fortluftmassenstrom bewirkt und als Fortluftgerät arbeitet.

[0008] Gemäß dieser Vorgehensweise entfällt das im Stand der Technik eingesetzte Fortluftgerät als gesonderte Komponente des Schienenfahrzeugs. Vielmehr übernimmt die Traktionskühlanlage die Funktion des Fortluftgerätes zur Abführung von Fortluft aus dem Fahrgastinnenraum des Schienenfahrzeugs. Dazu kann es erforderlich sein, dass die Traktionskühlanlage hinsichtlich der Leistung ihres Lüfters/ihrer Lüfteranordnung gegenüber herkömmlichen Traktionskühlanlagen größer bemessen ist.

[0009] Es ergibt sich der Vorteil, dass Bauraum im Unterflurbereich des Schienenfahrzeugs eingespart wird. Auch ist zu erwarten, dass eine Gesamtmasse, ein elektrischer Energieverbrauch und Gesamtkosten des Schienenfahrzeugs vermindert werden.

[0010] Bevorzugt kann bei vorgegebener Mindestdrehzahl des Lüftermoduls der Fortluftkanal derart geometrisch ausgelegt und mit seinem Auslassende an der Lufteinlassseite des Wärmetauschers der Traktionskühlanlage angeordnet sein, dass ein nach den Anforderungen der Klimatisierung des Fahrzeuginnenraums an die Klimaanlage erforderlicher Fortluftmassenstrom bei der Mindestdrehzahl abführbar ist. Dies gewährleistet auch für den Fall, dass die elektrische Traktionskomponente aktuell keinen Kühlbedarf hat und das Lüftermodul bei der vorgegebenen Mindestdrehzahl betrieben ist, dass ausreichend Fortluft aus dem Fahrzeuginnenraum abführbar ist.

[0011] Vorteilhafterweise kann der Fortluftmassenstrom in der Fortluftleitung steuerbar sein. Dies gestattet es, auf etwaige, z.B. auch kurzfristig auftretende besonders hohe Anforderungen an Kühlleistung für die Traktionskomponente reagieren zu können. In diesem Fall kann der Fortluftmassenstrom derart abgesenkt werden, dass mehr Umgebungsluft von dem Lüftermodul angesaugt wird, so dass eine höhere Entwärmung der elektrischen Traktionskomponente durch die Traktionskühlanlage erfolgen kann.

[0012] Der Fortluftmassenstrom kann beispielsweise mittels einer drehbaren Luftklappe steuerbar sein, die zum Verwirklichen verschiedener freier Querschnitte des Fortluftkanals in den Fortluftkanal integriert ist. Wird beispielsweise eine Temperatur der zu kühlenden elektrischen Traktionskomponente überwacht und diese Überwachung führt zum Feststellen eines erhöhten Kühlbedarfs, kann die drehbare Luftklappe den freien Querschnitt innerhalb des Fortluftkanals derart verkleinern, dass trotz erhöhter Drehzahl des Lüftermoduls der Fortluftmassenstrom im Wesentlichen gleich bleibt.

[0013] Allgemein ausgedrückt, kann der Fortluftmassenstrom abhängig von einem betriebsbedingten Kühlbedarf der wenigstens einen Traktionskomponente an die Traktionskühlanlage gesteuert sein.

[0014] Eine Überwachung des Fortluftmassenstroms im Fortluftkanal kann mittels eines Luftmengensensors erfolgen.

[0015] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung noch näher erläutert. Die einzige Figur zeigt schematische Blockdiagrammdarstellungen einer Traktionskühlanlage mit damit zusammenwirkenden Komponenten eines Schienenfahrzeugs.

[0016] Wie in der Figur dargestellt ist, umfasst eine beispielsweise bei einem Schienenfahrzeug eingesetzte Traktionskühlanlage 1 einen Wärmtauscher 2 sowie ein Lüftermodul 3. Das Lüftermodul 3 wiest im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Lüfterrad 4 auf, das Umgebungsluft 5 in Richtung auf eine Lufteinlassseite 6 des Wärmetauschers 2 ansaugt und an dem Wärmetauscher 2 vorbeiführt, wonach die erwärmte Umgebungsluft auf einer Luftauslassseite 7 den Wärmetauscher 2 verlässt.

[0017] Bei dem Wärmetauscher 2 kann es sich um einen Luft/Fluid-Wärmetauscher handeln, wobei es sich bei dem Fluid um das Kühlfluid für eine zu entwärmende elektrische Traktionskomponente (z.B. Stromrichter, Transformator) handelt und das Kühlfluid einen Traktionskühlkreis durchströmt.

[0018] Durch geeignete Strömungsführung verlässt die den Wärmetauscher 2 passierende Umgebungsluft die Traktionskühlanlage 1 in einem ausgeblasenen Luftstrom 8.

[0019] Die Traktionskühlanlage 1 wirkt zudem als Fortluftgerät. Dazu transportiert ein Fortluftkanal 9 aus einem Fahrgastinnenraum des Schienenfahrzeugs zu der Lufteinlassseite 6 des Wärmetauschers 2. Ein Auslassende 10 des Fortluftkanals 9 ist unmittelbar an der Lufteinlassseite 6 des Wärmetauschers 2 angeordnet, so dass das Lüftermodul 3 an dem Auslassende 10 des Fortluftkanals 9 einen Unterdruck erzeugt, welcher dazu führt, dass angesaugte Luft 11 aus dem Fahrgastinnenraum ebenfalls den Wärmetauscher 2 passiert und dem Luftstrom 8 an ausgeblasener Luft hinzugefügt wird. Zu diesem Zweck kann es erforderlich sein, eine herkömmliche Traktionskühlanlage hinsichtlich der Leistung ihres Lüftermoduls 3 derart aufzurüsten, dass parallel der Wärmetauscher 2 für die elektrische Antriebskomponente entwärmt und auch die Fortluft aus dem Fahrzeuginnenraum abgeführt werden kann.

[0020] Für den Betrieb der Traktionskühlanlage hat grundsätzlich die Funktion der Kühlung der elektrischen Antriebskomponente Priorität. Bei beispielsweise plötzlich auftretendem erhöhten Kühlbedarf für die elektrische Antriebskomponente kann ein Fortluftmassenstrom trotz erhöhter Leistung des Lüftermoduls 3 ungeändert gehalten werden. Zu diesem Zweck ist in dem Fortluftkanal 9 ein Luftmengensensor 12 vorgesehen, mit dessen Hilfe eine Größe des Fortluftmassenstroms im Fortluftkanal 9 überwachbar und messbar ist. Mit Hilfe einer in den Fortluftkanal 9 eingesetzten Luftklappe 13 kann die Größe des Fortluftmassenstroms geeignet gesteuert werden, in dem ein verbleibender freier Querschnitt des Fortluftkanals 9 einstellbar ist. Dazu ist die Luftklappe 13 drehbar aufgehängt und, abhängig von einem Kühlbedarf für die elektrische Antriebskomponente, steuerbar.

[0021] Das Lüftermodul 3 ist hinsichtlich der Drehzahl seines Lüfterrads 4 abhängig von einem Kühlbedarf der elektrischen Antriebskomponente gesteuert. Allgemein erfolgt diese Steuerung derart, dass eine Drehzahl des Lüfterrads 4 bei erhöhtem Kühlbedarf so weit angehoben wird, dass parallel die Funktionen "Fortluftgerät" und "Traktionskühlanlage" erfüllt werden können. Sobald die Kühlanforderung der elektrischen Antriebskomponente derart hoch wird, dass sich ein zu hoher Fortluftmassenstrom ergeben würde, wird die Luftklappe 13 zur Verringerung eines freien Querschnitts des Fortluftkanals 9 angesteuert.

[0022] Für das Lüftermodul 3 ist eine Mindestdrehzahl vorgegeben, die selbst bei nicht vorhandener Kühlanforderung für die elektrische Traktionskomponente anliegt. In diesem Fall wirkt die Traktionskühlanlage 1 in erster Linie als Fortluftgerät. Dazu ist der Fortluftkanal 9 derart geometrisch ausgelegt (Strömungswiderstand des Kanals), dass die vorgegebene Mindestdrehzahl des Lüftermoduls ausreicht, Anforderungen der Klimatisierung des Fahrzeuginnenraums an die Klimaanlage zu erfüllen, d.h. ein dafür erforderlicher Fortluftmassenstrom wird durch das Lüftermodul 3 erzeugt.

Ansprüche

1. Schienenfahrzeug mit wenigstens einer Traktionskomponente, die mittels einer Traktionskühlanlage (1) kühlbar ist, und mit einer Klimaanlage, die zur Klimatisierung eines Fahrgastinnenraums des Schienenfahrzeugs vorgesehen ist und einen mit dem Fahrgastinnenraum strömungstechnisch verbundenen und aus dem Schienenfahrzeug herausführenden Fortluftkanal (9) aufweist, wobei die Traktionskühlanlage (1) einen Wärmetauscher (2) umfasst, an dem mittels eines Lüftermoduls (3) angesaugte Umgebungsluft (5) von einer Lufteinlassseite (6) des Wärmetauschers (2) aus zu einer Luftauslassseite (7) des Wärmetauschers (2) zur Entwärmung des Wärmetauschers (2) vorbei geführt ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Auslassende (10) des Fortluftkanals (9) der Klimaanlage an der Lufteinlassseite (6) des Wärmetauschers (2) der Traktionskühlanlage (1) derart angeordnet ist, dass das Lüftermodul (3) in dem Fortluftkanal (9) befindliche Fortluft ansaugt, so dass die Traktionskühlanlage (1) einen Fortluftmassenstrom bewirkt und als Fortluftgerät arbeitet.

2. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
bei vorgegebener Mindestdrehzahl des Lüftermoduls (3) der Fortluftkanal (9) derart geometrisch ausgelegt und mit seinem Auslassende (10) an der Lufteinlassseite (6) des Wärmetauschers (2) der Traktionskühlanlage (1) angeordnet ist, dass ein nach den Anforderungen der Klimatisierung des Fahrzeuginnenraums an die Klimaanlage erforderlicher Fortluftmassenstrom bei der Mindestdrehzahl abführbar ist.

3. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Fortluftmassenstrom in der Fortluftleitung steuerbar ist.

4. Schienenfahrzeug nach einem der Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Fortluftmassenstrom mittels einer drehbaren Luftklappe (13) steuerbar ist, die zum Verwirklichen verschiedener freier Querschnitte des Fortluftkanals (9) in den Fortluftkanal (9) eingesetzt ist.

5. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Fortluftmassenstrom abhängig von einem betriebsbedingten Kühlbedarf der wenigstens einen Traktionskomponente an die Traktionskühlanlage (1) gesteuert ist.

6. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Fortluftmassenstrom mittels eines Luftmengensensors (12) überwacht ist.

Claims

1. Rail vehicle having at least one traction component, which is able to be cooled by means of a traction cooling system (1), and having an air-conditioning system, which is provided for the air conditioning of a passenger interior compartment of the rail vehicle and has an exhaust-air duct (9), the latter being connected in terms of flow to the passenger interior compartment and leading out of the rail vehicle, wherein the traction cooling system (1) comprises a heat exchanger (2), past which drawn-in ambient air (5) is conducted by means of a fan module (3) from an air inlet side (6) of the heat exchanger (2) to an air outlet side (7) of the heat exchanger (2) for the purpose of dissipating heat from the heat exchanger (2),
characterized in that
an outlet end (10) of the exhaust-air duct (9) of the air-conditioning system is arranged on the air inlet side (6) of the heat exchanger (2) of the traction cooling system (1) such that the fan module (3) draws in exhaust air present in the exhaust-air duct (9), with the result that the traction cooling system (1) produces an exhaust-air mass stream and functions as an exhaust-air unit.

2. Rail vehicle according to Claim 1,
characterized in that,
at a predefined minimum rotational speed of the fan module (3), the exhaust-air duct (9) is geometrically designed, and arranged with its outlet end (10) on the air inlet side (6) of the heat exchanger (2) of the traction cooling system (1), such that an exhaust-air mass stream which is needed according to the requirements for the air-conditioning system concerning the air-conditioning of the passenger interior compartment is able to be removed at the minimum rotational speed.

3. Rail vehicle according to either of Claims 1 and 2,
characterized in that
the exhaust-air mass stream in the exhaust-air line is able to be controlled.

4. Rail vehicle according to one of Claim 3,
characterized in that
the exhaust-air mass stream is able to be controlled by means of a rotatable air flap (13), the latter being inserted into the exhaust-air duct (9) for the purpose of realizing different free cross sections of the exhaust-air duct (9).

5. Rail vehicle according to either of Claims 3 and 4,
characterized in that
the exhaust-air mass stream is controlled in a manner dependent on an operational cooling requirement for the traction cooling system (1) concerning the at least one traction component.

6. Rail vehicle according to one of Claims 3 to 5,
characterized in that
the exhaust-air mass stream is monitored by means of an air flow rate sensor (12).

Revendications

1. Véhicule ferroviaire comprenant au moins un élément de traction, qui peut être refroidi au moyen d'un système (1) de refroidissement de traction, et comprenant une installation de conditionnement d'air, qui est prévue pour conditionner un espace intérieur pour les passagers du véhicule ferroviaire et qui a un conduit (9) de passage d'air, communiquant fluidiquement avec l'intérieur pour les passagers et sortant du véhicule ferroviaire, le système (1) de refroidissement de traction comprenant un échangeur de chaleur (2) devant lequel, au moyen d'un module (3) de ventilateur, de l'air (5) ambiant aspiré passe d'un côté (6) d'entrée d'air de l'échangeur de chaleur (2) à un côté (7) de sortie d'air de l'échangeur de chaleur (2), pour dissiper de la chaleur de l'échangeur de chaleur (2),
caractérisé en ce qu'
une extrémité (10) de sortie du conduit (9) de passage de l'air du système de conditionnement d'air est disposée du côté (6) d'entrée de l'air de l'échangeur de chaleur (2) du système (1) de refroidissement de traction, de manière à ce que le module (3) de ventilateur aspire de l'air véhiculé se trouvant dans le conduit (9) pour véhiculer de l'air, de façon à ce que le système (1) de refroidissement de traction provoque un courant massique d'air véhiculé et fonctionne en appareil pour véhiculer de l'air.

2. Véhicule ferroviaire suivant la revendication 1,
caractérisé en ce que
à une vitesse de rotation minimum donnée à l'avance du module (3) de ventilateur, le conduit (9) pour véhiculer de l'air est conçu géométriquement et monté, par son extrémité (10) de sortie, sur le côté (6) d'entrée d'air de l'échangeur de chaleur (2) du système (1) de refroidissement de traction, de manière à pouvoir évacuer, à la vitesse de rotation minimum, un courant massique d'air véhiculé nécessaire, selon les exigences du conditionnement d'air de l'intérieur du véhicule, au système de conditionnement d'air.

3. Véhicule ferroviaire suivant l'une des revendications 1 ou 2,
caractérisé en ce que
le courant massique d'air véhiculé, dans le conduit pour véhiculer de l'air, peut être réglé.

4. Véhicule ferroviaire suivant l'une des revendications 1 à 3,
caractérisé en ce que
le courant massique d'air véhiculé peut être réglé au moyen d'un volet (13) tournant, qui est inséré dans le conduit pour véhiculer de l'air, pour donner des sections transversales libres différentes du conduit (9) pour véhiculer de l'air.

5. Véhicule ferroviaire suivant l'une des revendications 3 ou 4,
caractérisé en ce que
le courant massique de l'air véhiculé peut être commandé sur le système (1) de refroidissement de traction, en fonction du besoin de refroidissement dû au fonctionnement du au moins un élément de traction.

6. Véhicule ferroviaire suivant l'une des revendications 3 à 5,
caractérisé en ce que
le courant massique de l'air véhiculé est contrôlé au moyen d'un capteur (12) de la quantité d'air.

Zeichnung