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Die
Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug mit einem Triebwagen, der
mit einem Diesel-getriebenen Motor ausgestattet ist, und mit wenigstens
einem, sich an den Triebwagen anschließenden Mittelwagen, wobei der
Triebwagen mit einer Motorkühleinrichtung
ausgestattet ist, welche wenigstens einen Frischlufteinlass, einen
Wärmetauscher
und einen Kühlluftauslass
aufweist, wobei ferner der wenigstens eine Mittelwagen eine Klimatisierungseinrichtung
für dessen
Innenraum aufweist, die einen Frischlufteinlass in einem Dachbereich
des Mittelwagens umfasst.
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Bei
solchen bekannten Schienenfahrzeugen ist der Kühlluftauslass typischer Weise
in einem Dachbereich des Triebwagens bzw. der Lokomotive angeordnet,
so dass ausströmende
Kühlluft
aufgrund des Fahrtwindes im Betrieb des Schienenfahrzeugs bereits
relativ kurz hinter dem Kühlluftauslass
in turbulente Strömungsbereiche
gelangt, welche insbesondere ein relativ frühes Anlegen des Kühlluftstroms
an eine Kontur des Schienenfahrzeugs bewirkt. Dieser Effekt nimmt
mit ansteigender Betriebsgeschwindigkeit eines Schienenfahrzeugs
zu, so dass insbesondere bei Hochgeschwindigkeitsfahrzeugen ein
unmittelbares Anlegen des Kühlluftstroms
an eine Außenkontur
des Schienenfahrzeugs zu beobachten ist.
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Der
Effekt des Anlegens des Kühlluftstroms an
die äußere Kontur
eines Schienenfahrzeugs hat den Nachteil, dass im Dachbereich des
nachfolgenden Mittelwagens ein hoher Anteil an Kühlluft aus der Motorkühleinrichtung
des Triebwagens vorliegt. In diesem Dachbereich des Mittelwagens
ist typischer Weise ebenfalls ein Frischlufteinlass für in einen
Innenraum des Mittelwagens zu leitende Frischluft für eine Klimatisierungseinrichtung
angeordnet. Da jedoch die aus dem Kühlluftauslass strömende Kühlluft aufgrund
der Wechselwirkung mit dem Kühlwasser der
Motorkühleinrichtung
in dem Wärmetauscher stark
erwärmt
sein kann, ist die an dem Frischlufteinlass des Mittelwagens vorliegende
Luft nicht optimal für
Klimatisierungszwecke im Mittelwagen geeignet. Hinzu kommt, dass
die Kühlluft
mit Abgasen des Dieselmotors gemischt sein kann, wodurch eine Luftqualität herabgesetzt
wird.
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Aus
der
DE 701 865 A ist
ein Schienenfahrzeug mit einem Triebwagen bekannt, der mit einem diesel-getriebenen
Motor ausgestattet ist. Ein Mittelwagen schließt sich an den Triebwagen an,
welcher mit einer Motorkühleinrichtung
ausgestattet ist. Die Motorkühleinrichtung
weist einen Frischlufteinlass, einen Wärmetauscher und einen Kühlluftauslass
auf. Der Kühlluftauslass
des Triebwagens ist in einer Heckwand desselben vorgesehen.
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Aus
der
DE 44 05 377 A1 geht
ein Mittelwagen hervor, dessen Innenraum eine Klimatisierungseinrichtung
aufweist, deren Frischlufteinlass in einem Dachbereich angeordnet
ist.
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Aus
der
CH 169 545 A ist
ein Schienentriebfahrzeug entnehmbar, das im Wesentlichen die Merkmale
des Schienenfahrzeugs aufweist, welches in der
DE 701 865 A beschrieben ist.
Zudem findet in einem Kühler
des Schienenfahrzeugs ein Umlenken von Kühlluft statt.
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Aus
der
DE 198 46 666
C2 geht hervor, Abluftkanäle vorzusehen, die schalldämpfend ausgebildet
sind und eine vorbestimmte Strömungsrichtung für einen
Mediumstrom aufprägen
können.
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Ausgehend
hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Schienenfahrzeug
der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass Qualitätsparameter
der Luft, die an dem Frischlufteinlass in dem Dachbereich des Mittelwagens
vorliegt, verbessert werden.
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Diese
Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Schienenfahrzeug durch die
kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Durch
die Anordnung des Kühlluftauslasses in
der Heckwand des Triebwagens wird erreicht, dass austretende Kühlluft in
den Übergangsbereich
zwischen dem Triebwagen und dem Mittelwagen gelangt. Dabei ist zu
erwarten, dass auch ohne weitere Maßnahmen erhebliche Anteile
der erwärmten
Kühlluft
nicht in den Dachbereich des nachfolgenden Mittelwagens gelangen.
Insofern ist der Anteil dieser erwärmten Kühlluft in einem Raumbereich
vor dem Frischlufteinlass für
die Klimatisierungseinrichtung des Mittelwagens gegenüber dem
Stand der Technik vermindert.
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Zur
weiteren Unterstützung
einer Strömungsführung für die Kühlluft,
die aus dem Kühlluftauslass
kommt, ist vorgesehen, dass in einem Zwischenraum zwischen dem Triebwagen
und dem wenigstens einen Mittelwagen Strömungsleitklappen derart angeordnet
sind, dass die Kühlluft
in einem Übergangsbereich
zwischen dem Triebwagen und dem Mittelwagen seitlich umlenkbar ist.
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Bevorzugt
kann für
den Kühlluftauslass
eine Lüfteranordnung
vorgesehen sein, die zum seitlichen Umlenken der Kühlluft ausgebildet
ist. Eine solche Lüfteranordnung
wird im Triebwagen unmittelbar vor dem Kühlluftauslass anzuordnen sein,
wobei eine Abströmrichtung
der eingesetzten Lüfter
geeignet gewählt
werden kann.
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Bevorzugt
ist der Kühlluftauslass
mit einem Schalldämpfer
ausgestattet, der Strömungskanäle zum seitlichen
Umlenken der Kühlluft
aufweist. Diese Strömungskanäle können dann
in einem Winkel zu einer Schienenfahrzeuglängsachse hinter einem Lüfter der
Lüfteranordnung
vorgesehen werden. Der Winkel kann dabei so bemessen sein, dass
die Strömungskanäle die Kühlluft in
eine Richtung lenken, die an Seitenwänden des nachfolgenden Mittelwagens vorbei
führt.
Beispielsweise können
zwei Lüfter
verwendet werden, von denen der eine die Kühlluft an der einen Seitenwand
des Mittelwagens und der andere Lüfter die Kühlluft an der anderen Seite
des Mittelwagens vorbei führt,
und zwar unter Zwischenschaltung jeweils eines Schalldämpfers,
der mit den oben beschriebenen Strömungskanälen ausgestattet ist.
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Solche
Strömungsleitklappen
können
beispielsweise etwa entsprechend dem Winkel der Strömungskanäle ausgerichtet
sein, so dass die Strömungskanäle gemeinsam
mit den Strömungsleitklappen
eine gezielte Kühlluftführung bewirken.
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Allgemein
sollten die Strömungsleitklappen um
etwa 45° bis
60° gegenüber einer
Schienenfahrzeuglängsachse
angestellt sein, und zwar spiegelsymmetrisch bezüglich einer vertikalen, mittleren Längsebene
des Schienenfahrzeugs.
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Vorteilhafterweise
können
die Strömungsleitklappen
in den vorderen Eckbereichen des Mittelwagens vertikal angebracht
sein. Zum seitlichen Umlenken der Kühlluft werden die Strömungsleitklappen dann
in Richtung auf den Triebwagen aufeinander zu verlaufen. Bei Bedarf
können
sie an einem vertikalen Stützelement,
das im mittleren Bereich der Bugwand des Mittelwagens angeordnet
ist, abgestützt
sein.
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Die
Strömungsleitklappen
können
fest an den vorderen Eckbereichen des Mittelwagens angebracht sein,
so dass permanent eine seitliche Umlenkung der Kühlluft aus dem Kühlluftauslass
bewirkt wird. Es wird jedoch als bevorzugt angesehen, wenn die Strömungsleitklappen
beweglich angebracht sind, mittels eines Antriebes zwischen einer
ersten Stellung für
seitliche Umlenkung der Kühlluft
und einer zweiten Stellung für
eine Ablenkung der Kühlluft nach
oben verschwenkbar sind und horizontal entsprechend dem Abstand
zwischen dem Triebwagen und dem Mittelwagen bemessen sind. Dabei
entspricht die erste Stellung der Strömungsleitklappen dem Fall einer
ausschließlich
seitlichen Umlenkung der Kühlluft,
wobei die Strömungsleitklappen,
wie oben beschrieben, angestellt sind. Für die zweite Stellung stehen
die Strömungsleitklappen
etwa in Längsrichtung
des Schienenfahrzeugs, so dass die Seiten des Übergangsbereiches zwischen
dem Triebwagen und dem Mittelwagen im Wesentlichen verschlossen
sind. Austretende Kühlluft
wird dann aus dem Übergangsbereich
weit überwiegend
nach oben abgeführt.
Dabei tritt die Kühlluft
nach oben unter einem sehr großen
Winkel gegenüber
der Richtung des Fahrtwindes aus, so dass auch in diesem Fall die
Kühlluft
weitestgehend an einem Frischlufteinlass der Klimatisierungseinrichtung
des Mittelwagens vorbei gelangt.
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Die
zweite Stellung der Strömungsleitklappen
betrifft insbesondere den Anwendungsfall, dass ein Schienenfahrzeug
in einen Bahnhof einfährt,
wobei ein Abführen
der Kühlluft
ausschließlich
zur Seite, d. h. Richtung Bahnsteig, nicht wünschenswert ist. Abhängig von
den Strömungsverhältnissen
können die
Strömungsleitklappen
auch Zwischenstellungen annehmen.
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Der
Antrieb für
die Strömungsleitklappen kann
bevorzugt auf Druckluft basieren. Zum Vermindern von Geräuschentwicklung können die
Strömungsleitklappen
mit einer Schallabsorptionsschicht versehen sein.
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Als
günstiges
Baumaterial für
die Strömungsleitklappen
können
Faserverbundwerkstoffe verwendet werden.
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Zur
Erhöhung
einer Zuverlässigkeit
der Strömungsführung können die
Strömungsleitklappen
profiliert sein. Dies betrifft insbesondere die erste Stellung der
Strömungsleitklappen
für eine
seitliche Umlenkung der Kühlluft.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen noch näher beschrieben.
Es zeigen:
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1 eine
schematische Teil-Querschnittsansicht eines Triebwagens nach dem
Stand der Technik,
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2 eine
Ansicht von oben auf einen Schienenfahrzeugabschnitt im Bereich
zwischen einem Triebwagen und einem sich an den Triebwagen anschließenden Mittelwagen,
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3 eine
perspektivische Ansicht auf einen Vorderabschnitt des Mittelwagens
von 1 und
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4 eine
Seitenansicht des Triebwagens und des Mittelwagens von 1.
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Die
dem Stand der Technik zuzurechnende Darstellung von 1 veranschaulicht
einen Dieselmotor M als Antriebsaggregat des Triebwagens. Aus einem
von Frischluft umströmten
Kühlwasserreservoir
KR strömt
Kühlwasser
in einen Kühlwasserkreislauf
des Dieselmotors M. Frischluft, die über einen in der Figur nicht
dargestellten Frischlufteinlass im Seitenwandbereich des Triebwagens
eintritt, kühlt
erhitztes Kühlwasser
ab. Ein Lüfter
L führt
die erwärmte Frischluft,
die nachfolgend mit dem Begriff „Kühlluft" bezeichnet wird, über einen Kühlluftauslass KA ab, der im
Dachbereich des Triebwagens angeordnet ist.
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Abgase
des Dieselmotors M verlassen den Triebwagen über einen Abgasauslass AG ebenfalls im
Dachbereich des Triebwagens.
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Wie
aus 2 hervorgeht, ist gemäß eines Ausführungsbeispiels
der Erfindung der Kühlluftauslass
KA im Heckbereich des Triebwagens vorgesehen. Eine Lüfteranordnung
LA umfasst zwei Lüfter L1,
L2, die jeweils in einem Winkel zur Schienenfahrzeuglängsachse
angeordnet sind. Die Winkel sind dabei so gewählt, dass die Austrittsrichtungen
der Lüfter
L1, L2 jeweils auf verschiedenen Seiten des nachfolgenden Mittelwagens
vorbei führen.
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Zur
besseren Kontrolle der Strömungsrichtung
der Kühlluft
ist jedem der Lüfter
L1, L2 eine Strömungskanalanordnung
K1, K2 zugeordnet, die jeweils aus einer Anzahl, zueinander parallel
ausgerichteter Strömungskanäle aufgebaut
ist. Die Strömungskanalanordnungen
K1, K2 haben außerdem den
Effekt einer Dämpfung
der Schallentwicklung aufgrund des Betriebes der Lüfter L1,
L2.
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Zur
Strömungsführung der
Kühlluft,
die aus dem Kühlluftauslass
KA ausströmt,
sind in einem Übergangsbereich
zwischen einem Heck des Triebwagens und einem Bug des nachfolgenden
Mittelwagens zwei verschenkbare Strömungsleitklappen LK1, LK2 aus
Faserverbundwerkstoff vorgesehen. Beide Strömungsleitklappen LK1, LK2 sind
horizontal verschwenkbar an den beiden vorderen Eckbereichen E1,
E2 angelenkt.
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Die
Strömungsleitklappen
LK1, LK2 weisen zwei Grundstellungen I, II auf, denen jeweils eine Vorzugsrichtung
zum Abführen
der Kühlluft
zugeordnet ist. Bei der Grundstellung I stehen die Strömungsleitklappen
LK1, LK2 im Wesentlichen in Richtung der Strömungskanalanordnung K1, K2,
von der aus Kühlluft
zu ihnen gelangt. Insofern stehen die freien Enden der Strömungsleitklappen
LK1, LK2 benachbart zueinander, so dass auf sie treffende Kühlluft seitlich
um den Mittelwagen herum gelenkt wird. Die Stellung I der Strömungsleitklappen
LK1, LK2 ist in der 2 gestrichelt dargestellt.
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Die
Strömungsleitklappen
LK1, LK2 können insbesondere
für die
Grundstellung I eine Oberflächenprofilierung
aufweisen, die auf der dem Kühlluftstrom
zugewandten Seite der Strömungsleitklappen LK1,
LK2 horizontal eingeprägt
ist. Auf diese Weise lässt
sich für
die ausströmende
Kühlluft
eine Vorzugsrichtung an den Seiten des Mittelwagens vorbei festlegen.
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Zur
Verminderung von Geräuschentwicklung können die
Strömungsleitklappen
LK1, LK2 zusätzlich
mit einer Schallabsorptionsschicht ausgestattet sein.
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Um
dem Druck der austretenden Kühlluft entgegenzuwirken,
der auf die Strömungsleitklappen LK1,
LK2 in der Grundstellung I ausgeübt
wird, ist, Mittelwagen ausgehend, ein spitz zulaufendes Stützelement
S vorgesehen, das in den Übergangsbereich zwischen
dem Mittelwagen und dem Triebwagen hineinragt, wobei dessen Vorderkante
zur Anlage der freien Enden der Strömungsleitklappen LK1, LK2 ausgeführt ist.
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In
der Grundstellung II der Strömungsleitklappen
LK1, LK2, verlaufen diese im Wesentlichen in Längsrichtung des Schienenfahrzeugs.
Dabei gelangen die freien Enden der Strömungsleitklappen LK1, LK2 zur
Anlage an Innenseiten von Eckvorsprüngen V1, V2 des Triebwagens,
so dass sie den Übergangsbereich
zwischen dem Triebwagen und dem Mittelwagen seitlich verschließen.
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Die
beiden Strömungsleitklappen
LK1, LK2 sind über
einen Pneumatikantrieb PA1 herkömmlicher
Art miteinander verbunden, der jeweils an den Innenseiten der Strömungsleitklappen
LK1, LK2 angelenkt ist. Mittels einer geeigneten Druckluftsteuerung
(nicht dargestellt), die beispielsweise im Mittelwagen untergebracht
sein kann, ist eine gewünschte Grundstellung
für die
Strömungsleitklappen
LK1, LK2 anfahrbar, wobei aber auch Zwischenstellungen für bestimmte
Strömungsverhältnisse
günstig
sein können.
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3 zeigt
den vorderen Teil des Mittelwagens in einer perspektivischen Ansicht,
wobei insbesondere der vertikale Verlauf der in der Grundstellung I
dargestellten Strömungsleitklappen
LK1, LK2 und des Stützelementes
S veranschaulicht ist. Selbstverständlich können bei alternativen Ausführungsformen
die Strömungsleitklappen
LK1, LK2 noch unterteilt sein. Sie müssen sich auch nicht notwendiger Weise über die
gesamte vertikale Ausdehnung des Mittelwagens erstrecken.
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In 3 ist
außerdem
ein zweiter Pneumatikantrieb PA2 zu sehen, der im unteren Bereich
der Strömungsleitklappen
LK1, LK2 angeordnet ist, während
der erste Pneumatikantrieb PA1 in deren oberen Bereich zu finden
ist. Die beiden Pneumatikantriebe PA1, PA2 werden simultan angesteuert.
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Die
Gesamtansicht eines Triebwagens und eines sich daran anschließenden Mittelwagens
ist in 4 veranschaulicht. Eine Pfeilschar P1 veranschaulicht,
wie sich eine Frischluftströmung
am Bug des Triebwagens an dessen äußere Kontur anlegt. Auf diesem
Weg gelangt Frischluft über
zwei Eintrittsöffnungen
FE1 im Dachbereich des Hecks des Triebwagens sowie über insgesamt
vier seitliche Frischlufteinlässe
FE2, von denen in der Figur lediglich zwei sichtbar sind, in einen
Innenraum des Triebwagens (Pfeilschar P2). In diesem Innenraum erfolgt mittels
eines geeigneten Wärmetauschers
eine Abkühlung
von Kühlwasser
des Dieselmotors M. Jeweils unmittelbar hinter einem der Frischlufteinlässe FE1,
FE2 sind Lamellen-Wärmetauscher
vorgesehen, welche eine Abwärme
des Dieselmotors auf die Kühlluft übertragen.
Insofern können
die Lamellen-Wärmetauscher
unmittelbar hinter den jeweils vorgesehenen Einsauggittern der Frischlufteinlässe FE1,
FE2 angeordnet sein.
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Erwärmte Kühlluft tritt
aus dem Heck des Triebwagens im Wesentlichen horizontal aus. Sofern die
Strömungsleitklappen
LK1, LK2 die Grundstellung von I einnehmen, erfolgt, wie in 4 mit
Hilfe der Pfeilschar P3 dargestellt ist, eine seitliche Umlenkung
der Kühlluft,
die dann weiter an einer Seitenwand des Mittelwagens entlang strömt. Insbesondere
gelangt die umgelenkte erwärmte
Kühlluft
im Wesentlichen nicht in den Dachbereich des Mittelwagens, in dem
ein Frischlufteinlass FE3 für
eine Klimatisierungseinrichtung des Mittelwagens untergebracht ist.
Wird die Strömungsleitklappenstellung
II aus 1 eingenommen, wird die Kühlluft überwiegend nach oben abgelenkt
(Pfeilschar P4) und tritt unter einem Winkel von ca. 90° zur Richtung
des Fahrtwindes aus dem Übergangsbereich
zwischen Triebwagen und Mittelwagen aus. Aus diesem Grund wird eine
unmittelbare Umlenkung der Kühlluft
bei Erreichen des Dachniveaus des Schienenfahrzeugs in Richtung
auf den Frischlufteinlass FE3 des Mittelwagens vermieden. Vielmehr
wird der größte Anteil
der Frischluft außen
an dem Frischlufteinlass FE3 vorbeiströmen.
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Auf
diese Weise wird sowohl bei der Grundstellung I als auch bei der
Grundstellung II für
die Strömungsleitklappen
LK1, LK2 der Vorteil erzielt, dass günstige Temperatureigenschaften
der bei dem Frischlufteinlass FE3 einströmenden Frischluft für die Klimatisierungseinrichtung
des Mittelwagens erreicht werden.