-
Die vorliegende Erfindung betrifft
einen Personenzug, insbesondere einen Doppelstockzug, mit einem
ersten Wagen zur Personenbeförderung,
der wenigstens eine Energieversorgungseinrichtung zur Versorgung
einer Traktionseinrichtung aufweist, und einem zweiten Wagen zur
Personenbeförderung.
-
[Stand der Technik]
-
Es ist eine Reihe von derartigen
Personenzügen
bekannt, bei denen die Hauptkomponenten der Energieversorgungseinrichtung,
wie beispielsweise Transformatoren, Stromrichter und dergleichen
an unterschiedlichen Stellen des Zuges, insbesondere an unterschiedlichen
Stellen des häufig auch
als Motorwagen bezeichneten ersten Wagens, angeordnet sind. So ist
beispielsweise ein Doppelstocktriebzug der Baureihe BR 445 der Deutsche Bahn
AG bekannt, bei dem der Maschinenraum hinter dem Führerraum
durch Stromrichter und HBU belegt ist, während der Transformator am
hinteren Ende des Motorwagens angeordnet ist.
-
Bei den bekannten Personenzügen besteht das
Problem, dass durch die zum Teil im Fahrgastraum verteilten Einbauten
zum einen die Transportkapazität
des Zuges eingeschränkt
ist. Zum anderen ist durch solche Einbauten der Fahrgastfluss im
Fahrzeug behindert. Schließlich
verhindern derartige Einbauten den Durchblick in benachbarte Wagen
und beeinträchtigen
so die Transparenz im Zug und hierdurch auch das subjektive Sicherheitsgefühl der Fahrgäste. Weiterhin
schränkt
dies die Wahlfreiheit bei der Anordnung der Türen und damit bei der Einstiegshöhe ein.
-
[Aufgabe der Erfindung]
-
Der vorliegenden Erfindung liegt
daher die Aufgabe zu Grunde, ein Fahrzeugkonzept für einen Personenzug
der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, welches die
oben ge nannten Nachteile nicht oder zumindest in geringerem Maße aufweist
und insbesondere unter Erhöhung
der Transportkapazität
des Zuges einen verbesserten Fahrgastfluss im Fahrzeug gewährleistet.
-
Die vorliegende Erfindung löst diese
Aufgabe ausgehend von einem Personenzug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1 durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt
die technische Lehre zu Grunde, dass man eine Erhöhung der Transportkapazität unter
gleichzeitiger Verbesserung bzw. Erleichterung des Fahrgastflusses
im Fahrzeug erzielt, wenn der erste Wagen als Endwagen mit Führerraum
ausgebildet ist und zur Reduzierung der Einbauten im Fahrgastraum
einen im Bereich des Führerraums
angeordneten Maschinenraum aufweist, in dem im Wesentlichen sämtliche
bauraum- und/oder masseintensiven Hauptkomponenten der Energieversorgungseinrichtung
angeordnet sind. Die erfindungsgemäße Konzentration sämtlicher
bauraum- bzw. masseintensiver Hauptkomponenten der Energieversorgungseinrichtung
in dem Maschinenraum hinter dem Führerraum ermöglicht es
in vorteilhafter Weise, auf weitere den Fahrgastfluss im Fahrzeug behindernde
Einbauten im Fahrgastraum zu verzichten. Hierdurch wird es möglich, einen
nahezu durchgängig
ohne größere Einschränkungen
vom Maschinenraum bis zum Ende des Zuges für Passagiere nutzbaren Fahrgastraum
herzustellen. Dieser gewährleistet
nicht nur den ungestörten
Fahrgastfluss, er erhöht
auch zum einen die Transportkapazität des Fahrzeugs. Zudem kann
ein solcher durchgängiger Fahrgastraum,
der keine nicht einsehbaren Bereiche mehr aufweist, deutlich einfacher
eingesehen und damit gegebenenfalls auch überwacht werden, wodurch nicht
zuletzt auch das subjektive Sicherheitsempfinden der Fahrgäste erhöht wird.
Schließlich bietet
ein solcher durchgängiger
Fahrgastraum ein weit größeres Spektrum
an Gestaltungsmöglichkeiten
der Einrichtungen für die
Fahrgäste,
wie beispielsweise Sitzreihen etc. Durch die Schaffung eines durchgehenden
Fahrgastraumes ist es zudem möglich,
Türen an
beliebiger Stelle anzuordnen, so dass die Einstiege an alle gängigen Bahnsteighöhen adaptiert
werden können.
-
Die vorliegende Erfindung lässt sich
unabhängig
von dem gewählten
Antriebs- bzw. Energieversorgungskonzept sowohl für autonome
oder teilautonome als auch für
nicht autonome Personenzüge
anwenden. Die Hauptkomponenten der Energieversorgungseinrichtung
richten sich dabei natürlich nach
dem gewählten
Energieversorgungskonzept bzw. der Art der Energieeinspeisung.
-
Bei bevorzugten Varianten der Erfindung
mit Wechselstrom- oder
Mehrsystembetrieb, d. h. für
den Betrieb in einem Wechselspannungssystem- oder im Mehrsystembetrieb
mit wenigstens einer Wechselspannung, ist beispielsweise als Bestandteil
der Hauptkomponenten wenigstens eine Transformatoreinrichtung für die Fahrdrahtspannung
im Maschinenraum angeordnet.
-
Bei einem Gleichstromantrieb ist
vorzugsweise wenigstens eine Netzfilterdrosseleinrichtung und zusätzlich oder
alternativ ein Bremswiderstand im Maschinenraum angeordnet. Der
Bremswiderstand ist dann natürlich
bevorzugt in geeigneter Weise zu kühlen.
-
Bei einem dieselelektrischen Antrieb
ist schließlich
bevorzugt wenigstens ein Dieselaggregat sowie ein zugehöriger Generator,
insbesondere einschließlich
Hilfseinrichtungen, sowie bedarfsweise ein Bremswiderstand im Maschinenraum
angeordnet. Weiterhin kann als Bestandteil der Hauptkomponenten
natürlich
auch der zugehörige
Brennstofftank im Maschinenraum angeordnet sein.
-
Es versteht sich natürlich, dass
die Erfindung auch auf andere Energieversorgungskonzepte, wie beispielsweise
eine Energieversorgung über
Brennstoffzellen oder dergleichen in gleichem Maße und mit den gleichen Vorteilen
angewendet werden kann.
-
Bei entsprechend optimierter Gestaltung können die
Hauptkomponenten so angeordnet werden, dass der Maschinenraum möglichst
wenig Platz beansprucht und damit auch im ersten Wagen ein möglichst
großer
Bereich für
die Fahrgastbeförderung
zur Verfügung
steht. Neue besonders Platz sparende Komponenten, wie supraleitende
Transformatoren oder Hochspannungsdirektumrichter, lassen eine weitere
Reduzierung des Bauraumes für
den Maschinenraum zu. Die Hauptkomponenten können dabei abgesehen von funktionalen
Vorgaben grundsätzlich
beliebig im Maschinenraum angeordnet werden. Grenzen sind jedoch
sinnvollerweise durch die sich ergebende Massenverteilung im Fahrzeug
gesetzt, da im Hinblick auf die Fahreigenschaften ein vergleichsweise
niedriger Schwerpunkt des ersten Wagens von Vorteil ist. Andererseits
sollte die Schwerpunktlage in Längsrichtung
des Fahrzeugs nicht außerhalb
der zulässigen
Grenzen liegen. Beide Vorgaben lassen sich jedoch mit der Erfindung
in vorteilhafter Weise einfach einhalten.
-
Für
die Einhaltung der ersten Vorgabe des niedrigen Schwerpunkts ist
bei bevorzugten Varianten daher vorgesehen, dass die Hauptkomponenten derart
angeordnet bzw. ausgebildet sind, dass der Schwerpunkt unterhalb
des Wankpols des ersten Wagens liegt, wodurch in vorteilhafter Weise
ein stabiles Fahrverhalten sichergestellt ist.
-
Eine besonders vorteilhafte Raumausnutzung
und Massenverteilung ergibt sich bei Varianten des erfindungsgemäßen Personenzuges,
bei denen zwar möglicherweise
bauraumintensive, jedoch weniger masseintensive Peripheriekomponenten
der Energieversorgungseinrichtung oberhalb der Hauptkomponenten
angeordnet sind. Bei solchen Peripheriekomponenten kann es sich
beispielsweise um Ausdehnungsgefäße, Schutz-
und Messeinrichtungen, Verrohrungen, Zuleitungen etc. handeln.
-
Weitere Optimierungen hinsichtlich
der Raumausnutzung und der Masseverteilung lassen sich in vielfacher
Weise erzielen. So umfasst die Energieversorgungseinrichtung bei
einem Wechselstrom- oder Mehrsystembetrieb in der Regel eine Einspeisungseinrichtung
zum Einspeisen der elektrischen Energie aus einem Fahrdraht in wenigstens
einen Zwischenkreis, die bevorzugt oberhalb der Transformatoreinrichtung
angeordnet ist, um eine möglichst
vorteilhafte Raumausnutzung und Masseverteilung zu erhalten.
-
Bei einer solchen Einspeisungseinrichtung kann
es sich beispielsweise um eine Vierquadrantenstelleinrichtung, insbesondere
einen herkömmlichen Vierquadrantensteller
handeln. Eine solche Einspeisungseinrichtung wandelt den in der
Regel bereits über
einen Transformator spannungsangepassten Wechselstrom aus dem Fahrdraht
in einen Gleichstrom um. Dieser wird dann in den Zwischenkreis eingespeist
und gelangt hierüber
zu den Traktionseinrichtungen. Der Zwischenkreis kann in beliebiger Weise
gestaltet sein. So kann es sich beispielsweise um einen so genannten
verteilten Zwischenkreis bzw. einen so genannten Powerbus oder eine
so genannte Zugsammelschiene handeln, über welchen bzw. welche die
Energie an die einzelnen, über
den Zug verteilten Traktionseinrichtungen und gegebenenfalls auch
die Bordnetzversorgungseinrichtungen gelangt. Die Umwandlung des
Gleichstroms für
die entsprechenden Betriebsströme
der Motoren erfolgt dann bevorzugt individuell in jeder einzelnen
Traktionseinrichtung. Für
eine solche Zugsammelschiene bzw. einen solchen verteilten Zwischenkreis
sind bevorzugt die Gleichspannungen DC 1500 V, DC 3 kV (bevorzugt
in den Toleranzen nach EN 50163) sowie DC 1800 V (+/– 5%) vorgesehen.
Diese können
entweder direkt vom Fahrdraht eingespeist werden oder im Betrieb
mit Wechselspannungsnetzen über
die genannten Energieeinspeisungseinrichtungen zugeführt werden.
-
Bei bevorzugten Varianten für den Mehrsystembetrieb
ist vorgesehen, dass die Energieübertragung
zu den Traktionseinrichtungen mittels einer Zugsammelschiene erfolgt,
die im Betrieb mit Gleichstromnetzen vom Fahrdraht direkt über die
Netzfilterdrosseleinrichtung bzw. die entsprechend als solche genutzte
Sekundärwicklung
des Transformators gespeist wird oder im Betrieb mit Wechselstromnetzen durch
eine entsprechende Energieversorgungseinrichtung gespeist wird,
wodurch die Zugsammelschiene dann fallweise den Zwischenkreis darstellt.
-
Die Raum- und Masseoptimierung kann
natürlich
auch auf andere Weise erzielt werden. So ist es beispielsweise möglich, durch
Funktionsintegration einzelne Komponenten einzusparen, indem einer Komponente
in unterschiedlichen Betriebszuständen unterschiedliche Funktionen
zukommen. So ist bei einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Personenzuges
für den
Mehrsystembetrieb vorgesehen, dass die Energieversorgungseinrichtung
zur Verwendung einer Sekundärwicklung
der Transformatoreinrichtung als Filterinduktivität im Gleichstrombetrieb
ausgebildet ist, wodurch sich das Vorsehen einer gesonderten Filterinduktivität erübrigt.
-
Eine besonders günstige Raumausnutzung und damit
eine möglichst
hohe Transportkapazität
ergibt sich bei bevorzugten Varianten des erfindungsgemäßen Personenzuges,
bei denen für
den Maschinenraum die maximale im ersten Wagen zur Verfügung stehende
Breite im Wesentlichen vollständig ausgenutzt
ist. Vorzugsweise wird dabei die Wagenbreite abzüglich eines gegebenenfalls
erforderlichen Fluchtwegs für
den Fahrzeugführer
ausgenutzt.
-
Ein besonders großzügig gestalteter, mehr oder
weniger durchgängiger
Fahrgastraum ergibt sich bei vorteilhaften Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Personenzugs,
bei denen in der Nähe
des Antriebsmotors eine Umwandlung des Stroms in die Betriebsströme für den Antriebsmotor erfolgt.
Bei bevorzugten Varianten mit einer Traktionseinrichtung, die eine
mit der Energieversorgungseinrichtung verbundene Wechselrichtereinrichtung und
wenigstens einen angetriebenen Radsatz umfasst, ist daher bevorzugt
vorgesehen, dass die Wechselrichtereinrichtung im Dachbereich des
Wagens oberhalb des angetriebenen Radsatzes angeordnet ist. Hierdurch
ist der Fahrgastraum in vorteilhafter Weise so wenig wie möglich durch
Einbauten oder dergleichen eingeschränkt.
-
Bei vorteilhaften Varianten der Erfindung
mit mehreren über
den Zug verteilten Traktionseinrichtungen erfolgt die Umwandlung
des Stroms in die Betriebsströme
für den
jeweiligen Antriebsmotor bevorzugt dezentral, d. h. vorzugsweise
jeweils in der Nähe
des jeweiligen Motors, Bevorzugt ist daher über den Zug eine Anzahl von
Traktionseinrichtungen vorgesehen, die jeweils eine mit der Energieversorgungseinrichtung
verbundene Wechselrichtereinrichtung und wenigstens einen zugeordneten
angetriebenen Radsatz umfassen, wobei die Wechselrichtereinrichtung
im Dachbereich des Wagens oberhalb des zugeordneten Radsatzes angeordnet
ist und ausschließlich
die Antriebsmittel für
den zugeordneten Radsatz versorgt. Alternativ kann die entsprechende
Wechselrichtereinrichtung auch in unmittelbarer Nachbarschaft des
jeweiligen Motors angeordnet sein.
-
Die Traktionseinrichtungen sind bevorzugt
in den Endwagen des Zuges vorgesehen, wobei die Anordnung der angetriebenen
Radsätze,
beispielsweise der Triebdrehgestelle, in erster Linie derart gewählt sein
kann, dass die Radsatzlasten optimiert sind. Um Wagenübergänge für die Zuleitungen
zu den Traktionseinrichtungen zu reduzieren, können einzelne oder mehrere
Traktionseinrichtungen bedarfsweise aber auch in Mittelwagen angeordnet sein.
-
Erfolgt die Energieversorgung des
Zuges ganz oder zumindest teilweise über einen Fahrdraht, so ist
bei bevorzugten Varianten des erfindungsgemäßen Personenzuges mit wenigstens
einer mit der Energieversorgungseinrichtung verbundenen ersten Stromabnehmereinrichtung
zur Aufnahme elektrischer Energie aus einem Fahrdraht und wenigstens einer
damit verbundene Einspeisungseinrichtung zum Einspeisen der elektrischen
Energie in wenigstens einen Zwischenkreis vorgesehen, dass der zweite
Wagen die erste Stromabnehmereinrichtung aufnimmt und die Einspeisungseinrichtung
im ersten Wagen angeordnet ist. Durch die Verteilung der Einspeisungseinrichtung
und der Stromabnehmereinrichtung auf den ersten und zweiten Wagen
wird erreicht, dass in beiden Wagen der Fahrgastraum, sofern überhaupt,
nur geringfügig
durch die entsprechenden Einbauten beeinträchtigt ist. Zudem wird der
erste Wagen von den im zweiten Wagen angeordneten Komponenten entlastet.
-
Um einen durch Einbauten möglichst
wenig beeinträchtigten
Fahrgastraum zu erzielen, ist die erste Stromabnehmereinrichtung
bei weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Personenzuges
im Bereich eines ersten Endes des zweiten Wagens angeordnet, während im
Bereich eines zweiten Endes des zweiten Wagens eine Traktionseinrichtung
vorgesehen ist. Diese Trennung ermöglicht eine besonders günstige,
mit möglichst
geringen Einschränkungen
des Fahrgastraumes verbundene Verteilung der Einbauten über den
zweiten Wagen.
-
Bei weiteren Varianten des erfindungsgemäßen Personenzuges
mit einer erhöhten
Transportkapazität
ist ein dritter Wagen vorgesehen, der im Bereich eines Endes eine
zweite Stromabnehmereinrichtung aufweist und zusätzlich oder alternativ im Bereich
seines anderen Endes eine Traktionseinrichtung aufweist, um eine ähnlich günstige Verteilung der
Einbauten zu erreichen.
-
Bei weiteren vorteilhaften Varianten
des erfindungsgemäßen Personenzuges
für Mehrsystembetrieb
ist eine der Stromabnehmereinrichtungen für Volllast und Maximalgeschwindigkeit
eines Spannungssystems beziehungsweise einer Gruppe von Spannungssystemen
ausgelegt, während
die andere lediglich mit Notlaufeigenschaften versehen ist, wobei
die Stromabnehmereinrichtungen insbesondere an benachbarten Enden
des zweiten und dritten Wagens angeordnet sind.
-
Vorzugsweise ist dabei eine erste
Stromabnehmereinrichtung für
Volllast und Maximalgeschwindigkeit wenigstens eines ersten Spannungssystems
ausgelegt, während
eine zweite Stromabnehmereinrichtung lediglich mit Notlaufeigenschaften für das erste
Spannungssystem versehen ist. Die zweite Stromabnehmereinrichtung
ist dann für
Volllast und Maximalgeschwindigkeit wenigstens eines zweiten Spannungssystems
ausgelegt, während eine
erste Stromabnehmereinrichtung lediglich mit Notlaufeigenschaften
für das
zweite Spannungssystem versehen ist.
-
Bei bevorzugten Varianten des erfindungsgemäßen Personenzugs
ist vorgesehen, dass er in Abhängigkeit
von den Leistungs- und/oder
Kapazitätsanforderungen
und/oder den Anforderungen des Einspeisesystems eine Anzahl von
zweiten Wagen und/oder dritten Wagen aufweist.
-
Bei bevorzugten Varianten des erfindungsgemäßen Personenzuges
ist eine Kühleinrichtung
für die
Wechselrichtereinrichtung vorgesehen. Diese umfasst wenigstens eine
Lüftereinrichtung,
wobei die Lüftereinrichtung
zusätzlich
zur Erzeugung eines Kühlluftstromes
für die
Motoren der Traktionseinrichtung ausgebildet ist, so dass sich eine
gesonderte Lüftereinrichtung
für die
Traktionseinrichtung erübrigt und
damit Bauraum eingespart werden kann. Vorzugsweise erfolgt eine
weitere Funktionsintegration und damit Platzersparnis, indem die
Lüftereinrichtung
zusätzlich
zur Erzeugung eines Kühlluftstromes für Hilfseinrichtungen,
wie Klimaanlagen oder dergleichen, ausgebildet ist. Bevorzugt findet
als Lüftereinrichtung
der Lüfter
der Klimaanlagenrückkühlung Einsatz.
Um eine möglichst
geringe Beeinträchtigungen
des Fahrgastraumes zu erzielen, sind auch die Kühleinrichtungen bevorzugt im Dachbereich
eines Wagens angeordnet, wie dies beim Lüfter der Klimaanlagenrückkühlung in
der Regel ohnehin der Fall ist. Die vorliegende Erfindung betrifft
weiterhin einen ersten Wagen für
einen Personenzug nach einem der vorübergehenden Ansprüche. Dieser
weist erfindungsgemäß die oben
im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Personenzug ausführlich beschriebenen
Merkmale auf, so dass an dieser Stelle lediglich auf die obige Beschreibung
verwiesen werden soll.
-
[Beispiele]
-
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen
der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen bzw. der nachstehenden
Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele,
welche auf die beigefügten
Zeichnungen Bezug nehmen. Es zeigen:
-
1A bis 1C schematische Schnitte
durch einen ersten Wagen eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Personenzuges
-
2 einen
schematischen Teilschnitt durch einen ersten Wagen eines weiteren
bevorzugten Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Personenzuges
-
3A bis 3C schematische Schnitte
durch einen zweiten Wagen des Personenzuges aus 1A bis 1C
-
4 einen
schematischen Teilschnitt durch einen zweiten Wagen eines weiteren
bevorzugten Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Personenzuges
-
5A bis 5C schematische Schnitte
durch einen zweiten Wagen des Personenzuges aus 1A bis 1C
-
6A bis 6C schematische Schnitte
durch einen ersten Wagen eines weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Personenzuges
-
7 eine
schematische Darstellung eines Kühlkreislaufs
für einen
Wagen aus 1A bis 1C.
-
Die 1A bis 1C zeigen schematische Schnitte
durch einen im Folgenden auch als Motorwagen bezeichneten ersten
Wagen 1 eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Doppelstockzuges.
Hierbei zeigt 1A einen Längsschnitt
durch den ersten Wagen 1, während die 1B bzw. 1C horizontale
Schnitte auf Höhe
des Oberstockes 1.1 bzw. des Unterstockes 1.2 des
ersten Wagens 1 darstellen.
-
Die 3A bis 3C zeigen schematische Schnitte
durch einen im Folgenden auch als Mittelwagen bezeichneten zweiten
Wagen 2 des Doppelstockzuges aus den 1A bis 1C.
Hierbei zeigt 3A einen
Längsschnitt
durch den zweiten Wagen 2, während die 3B bzw. 3C horizontale Schnitte
auf Höhe
des Oberstockes 2.1 bzw. des Unterstockes 2.2 des
zweiten Wagens 2 zeigen.
-
Die 5A bis 5C zeigen schließlich schematische
Schnitte durch einen im Folgenden auch als Steuerwagen bezeichneten
dritten Wagen 3 des Doppelstockzuges aus den 1A bis 1C. Hierbei zeigt 5A einen Längsschnitt durch den dritten Wagen 3,
während
die 5B bzw. 5C horizontale Schnitte auf
Höhe des
Oberstockes 3.1 bzw. des Unterstockes 3.2 des
dritten Wagens 3 darstellen.
-
Wie den 1A bis 1C,
insbesondere 1A, zu
entnehmen ist, ist der Motorwagen 1 als Endwagen mit einem
Führerraum 4 ausgebildet.
Unmittelbar hinter dem Führerraum 4 ist
ein Maschinenraum 5 angeordnet, in dem sämtliche
bauraum- und masseintensiven Hauptkomponenten der Energieversorgungseinrichtung 6 des
Zuges angeordnet sind.
-
Die Energieversorgung des hier für den Betrieb
in einem Wechselspannungssystem oder einem Mischsystem mit mindestens
einer Wechselspannung ausgerüsteten
Zuges erfolgt über
einen – in 1A nicht dargestellten – Fahrdraht.
Der vom Fahrdraht abgenommene Strom gelangt dabei über eine
Zuleitung 7 in einen Transformator 6.1, der von einem
so genannten Transformatorkessel umgeben ist, über den die Fahrdrahtspannung
in die zur weiteren Verarbeitung erforderliche Betriebsspannung umgeformt
wird.
-
Der Transformatorkessel mit dem Transformator 6.1 stellt
die masseintensivste Hauptkomponente der Energieversorgungseinrichtung 6 dar.
Er ist so gestaltet und angeordnet, dass sein Schwerpunkt unterhalb
des Wankpols des Motorwagens 1 liegt. Durch diesen niedrigen
Schwerpunkt wird ein günstiges
Fahrverhalten des Motorwagens erzielt.
-
Oberhalb des Transformators 6.1 sind
im Maschinenraum 5 die weniger masseintensiven Peripheriekomponenten
der Energieversorgungseinrichtung 6 angeordnet, zu denen
insbesondere die Transformatorperipherie 6.2, also u. a.
die zum Transformator 6.1 gehörigen Schalt- und Schutzeinrichtungen
etc., gehören.
Weiterhin ist im Maschinenraum 5 oberhalb des Transformators 6.1 eine
Einspeisungseinrichtung in Form eines Vierquadrantenstellers 8 angeordnet,
welche den vom Transformator 6.1 umgeformten Wechselstrom
umformt und als Gleichstrom in einen Zwischenkreis in Form einer Zugsammelschiene 9 einspeist.
Die UIC-angepasste Zugsammelschiene 9 stellt im vorliegenden
Beispiel folgende Spannungen zur Verfügung: DC 1500 V, DC 3 kV (Toleranzen
nach EN 50163), die bei Mischbetrieb gegebenenfalls direkt vom Fahrdraht
unter Nutzung der Transformatorsekundärwicklung als Netzfilterdrossel
eingespeist wird, sowie DC 1800 V (+/– 5%) aus dem Ausgang des Vierquadrantenstellers.
-
Durch die Konzentration der bauraum-
und masseintensiven Hauptkomponenten aber auch der weniger masseintensiven
Peri pheriekomponenten der Energieversorgungseinrichtung 6 im
unmittelbar hinter dem Führerraum 4 angeordneten
Maschinenraum 5 ist es möglich, einen nahezu durchgängigen Fahrgastraum 10 zu
erzielen, der nur unwesentlich durch zur Energieversorgungseinrichtung
gehörende Einbauten
beeinträchtigt
ist. Hierdurch erhöht
sich zum einen die Transportkapazität des Fahrzeuges, zum anderen
bestehen insbesondere im Übergangsbereich 1.3 zum
anschließenden – in 1A nicht dargestellten – Mittelwagen
keine Behinderungen durch derartige Einbauten, so dass ein reibungsloser Fahrgastfluss
in diesem Bereich gewährleistet
ist.
-
Über
die Zugsammelschiene 9 werden unter anderem die Traktionseinrichtungen 11 des
Zuges versorgt, die jeweils eine mit der Zugsammelschiene 9 verbundene
Wechselrichtereinrichtung in Form eines Pulswechselrichters 11.1 und
ein mit dem Pulswechselrichter 11.1 verbundenes Triebdrehgestell 11.2 umfassen.
Der zum Vierquadrantensteller 8 bauähnliche Pulswechselrichter 11.1 wandelt
dabei den Gleichstrom aus der Zugsammelschiene 9 in die entsprechenden
Betriebsströme
für die
Motoren der angetriebenen Radsätze
des Triebdrehgestells 11.2 um. Um eine möglichst
geringe Beeinträchtigung
des Fahrgastraumes zu erzielen, ist der jeweilige Pulswechselrichter 11.1 jeweils
im Dachbereich des Wagens unmittelbar über dem zugehörigen Triebdrehgestell 11.2 angeordnet.
-
Weitere Hilfseinrichtungen des Zuges,
beispielsweise Klimaanlagen 12, sind ebenfalls im Dachbereich
des jeweiligen Wagens angeordnet, um gleichermaßen sicherzustellen, dass der
Fahrgastraum möglichst
wenig durch diese Einbauten beeinträchtigt wird.
-
Die erfindungsgemäße Anordnung der Komponenten
der Energieversorgungseinrichtung 6, der Traktionseinrichtungen 11 und
der weiteren Hilfseinrichtungen des Zuges ermöglichen nicht nur einen nahezu
behinderungsfrei durchgehenden Fahrgastraum, sie ermöglichen
auf Grund der Variabilität
des nahezu von Versorgungseinbauten freien Fahrgastraumes 10 zudem
die Realisierung eines Einstiegkonzepts mit Hocheinstiegen 13 neben
Tiefeinstiegen 14. Hierdurch lässt sich der erfindungsgemäße Zug besonders
vielseitig einsetzen.
-
Wie 1C zu
entnehmen ist, wurde für
den Maschinenraum 5 im Wesentlichen die gesamte Wagenbreite
abzüglich
eines Fluchtwegs 15 für
den Fahrzeugführer
ausgenutzt, um einen die Längsrichtung
des Fahrzeugs möglichst
kurzen Maschinenraum 5 und damit einen möglichst
langen Fahrgastraum 10 zu erzielen. Es versteht sich, dass
bei anderen Varianten der Erfindung mit einem Führerraum mit Notausstieg ein
solcher Fluchtweg auch fehlen kann, wodurch dann ein noch kürzerer Maschinenraum
erzielt werden kann.
-
Bei der Ausführung aus den 1A bis 1C handelt
es sich wie erwähnt
um ein Wechselstromantriebskonzept, d. h. um ein Konzept für den Betrieb
in Wechselspannungssystemen. Es versteht sich jedoch, dass der Motorwagen
aus diesen Figuren mit geringen Modifikationen auch für ein Mehrsystemantriebskonzept
verwendet werden kann. Insbesondere kann dann durch Funktionsintegration
einzelner Bauteile eine vorteilhafte Bauraumersparnis erzielt werden.
Insbesondere kann eine der Sekundärwicklungen des Transformators
als Filterinduktivität
für den Gleichstrombetrieb
dienen.
-
2 zeigt
einen Teilschnitt durch den ersten Wagen 1' einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Personenzuges,
bei dem ein Gleichstromantriebskonzept, d. h. ein Antriebskonzept
für einen Betrieb
in einem Gleichstromsystem, realisiert ist. Die grundsätzliche
Gestaltung des ersten Wagens 1' entspricht dabei derjenigen des
ersten Wagens 1 aus 1A,
so dass hier lediglich auf die Unterschiede eingegangen werden soll.
-
Der Unterschied besteht darin, dass
es sich bei der im Maschinenraum 5' angeordneten Hauptkomponente der
Energieversorgungseinrichtung 6' um eine Netzfilterdrossel 6.1' han delt, über welche die
entsprechende Gleichspannung in die Zuleitungen zu den Pulswechselrichtern
eingespeist wird. Weiterhin ist im Maschinenraum 5' ein Bremswiderstand 16 inklusive
der notwendigen Kühleinrichtungen
angeordnet.
-
Wie den 3A bis 3C,
insbesondere 3A zu entnehmen
ist, weist der Mittelwagen im Bereich seines dem Motorwagen 1 zugewandten
ersten Endes 2.3 eine erste Stromabnehmereinrichtung 17 auf, über die
einem Fahrdraht 18 Energie entnommen wird. Die erste Stromabnehmereinrichtung 17 umfasst
einen Stromabnehmer 17.1 und zugehörige Schalt- und Schutzeinrichtungen 17.2,
welche über die
Leitung 7 mit dem Transformator 6.1 des Motorwagens 1 verbunden
sind. Am zweiten Ende 2.4 des Mittelwagens 2 ist
ebenfalls eine Stromabnehmereinrichtung 17 angeordnet.
Die Stromabnehmereinrichtungen werden dabei in entsprechend geformten Wannen
der Klimaanlagen angebracht. Die Anzahl der Stromabnehmereinrichtungen
des gesamten Zuges richtet sich dabei im Übrigen nach der Zugkonfiguration
und den Redundanzanforderungen.
-
Sowohl die Schalt- und Schutzeinrichtungen 17.2 als
auch weitere, über
die Zugsammelschiene 9 versorgte Hilfseinrichtungen des
Zuges, wie Klimaanlagen 12, sind wiederum im Dachbereich
des Wagens 2 angeordnet, um eine möglichst geringe Beeinträchtigung
des durchgängigen
Fahrgastraumes 10 durch derartige Einbauten sicherzustellen.
-
Bei der Ausführung aus den 3A bis 3C sind
an beiden Enden des Mittelwagens 2 Stromabnehmereinrichtungen 17 angeordnet.
Es versteht sich jedoch, dass im Bedarfsfall an einem Ende des Mittelwagens
an Stelle der Stromabnehmereinrichtung auch eine Traktionseinrichtung 11 angeordnet sein
kann, wie sie oben im Zusammenhang mit den 1A bis 1C beschrieben
wurde. Figur 4 zeigt einen Teilschnitt durch eine solche
Variante eines Mittelwagens 2', der an seinem ersten Ende 2.3' eine Traktionseinrichtung 11 mit
einem Pulswechselrichter 11.1 und einem Triebdrehgestell 11.2 aufweist,
wie sie oben zu den 1A bis 1C beschrieben wurden.
-
Der Mittelwagen 2' unterscheidet
sich ansonsten nicht von dem Mittelwagen aus den 3A bis 3C,
so dass hier lediglich auf die obigen Ausführungen verwiesen werden soll.
-
Wie schließlich den 5A bis 5C zu
entnehmen ist, weist der als Endwagen ausgebildete Steuerwagen 3 an
seinem dem Mittelwagen 2 zugewandten ersten Ende 3.3 eine
zweite Stromabnehmereinrichtung 19 auf. Die Stromabnehmereinrichtung 19 mit
dem Stromabnehmer 19.1 und den Schalt- und Schutzeinrichtungen 19.2 entspricht
in ihrer Gestaltung der oben bereits beschriebenen Stromabnehmereinrichtung 17.
-
Am zweiten Ende 3.4 des
Steuerwagens 3 ist eine über die Zugsammelschiene 9 versorgte
Traktionseinrichtung 11 angeordnet, wie sie ebenfalls bereits
oben beschrieben wurde. An diesem Ende 3.4 ist auch ein
weiterer Führerraum 20 angeordnet.
-
Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass
durch die vorgeschriebene Zuggestaltung mit der Hochspannungseinspeisung
ausschließlich
in den Maschinenraum 5 und der Verteilung der Energie an
die Traktionseinrichtungen 11 und Hilfseinrichtungen vom
Maschinenraum aus über
die Zugsammelschiene 9 zum einen den Verkabelungs- und
Verrohrungsaufwand reduziert. Zum anderen ist durch diese durch
die Zugsammelschiene realisierte "Bus-Struktur" in vorteilhafter Weise eine Modularisierung
der Traktion innerhalb des Zuges möglich. Schließlich erleichtert
die Verringerung der Schnittstellen und die hierarchische Struktur
innerhalb des Zuges die Diagnose. Zudem wird hierdurch die Redundanz
des Systems verbessert.
-
Sowohl die Schalt- und Schutzeinrichtungen 19.2 der
zweiten Stromabnehmereinrichtung 19 als auch weitere, über die
Zugsammelschiene 9 versorgte Hilfseinrichtungen des Zuges,
wie Klimaanlagen 12, sind auch hier wiederum im Dachbereich
des Wagens 3 angeordnet, um eine möglichst geringe Beeinträchtigung
des durchgängigen
Fahrgastraumes 10 durch derartige Einbauten sicherzustellen.
-
Bei einer Variante des erfindungsgemäßen Personenzuges,
die insbesondere für
Mehrsystemkonzepte geeignet ist, ist neben der Stromabnehmereinrichtung 19 am
Steuerwagen 3 eine Stromabnehmereinrichtung 17 an
dem benachbarten zweiten Ende 2.4 eines weiteren Mittelwagens
vorgesehen. Lediglich eine erste der beiden Stromabnehmereinrichtungen 17 und 19 ist
dann in einem ersten System bzw. einer ersten Systemgruppe, z. B.
aus einem oder mehreren Wechselspannungssystemen, für Volllast
und Maximalgeschwindigkeit des Zuges ausgelegt, während die
andere, zweite Stromabnehmereinrichtung in diesem ersten System
bzw. dieser ersten Systemgruppe lediglich mit Notlaufeigenschaften versehen
ist, um so eine sinnvolle Redundanz zu erzielen. Andererseits ist
die zweite der beiden Stromabnehmereinrichtungen 17 und 19 in
einem zweiten System bzw. einer zweiten Systemgruppe, z. B. aus einem
oder mehreren Wechselspannungssystemen, für Volllast und Maximalgeschwindigkeit
des Zuges ausgelegt, während
die andere, erste Stromabnehmereinrichtung in diesem zweiten System
bzw. dieser zweiten Systemgruppe lediglich mit Notlaufeigenschaften
versehen ist. Die 6A bis 6C zeigen schematische Schnitte
durch einen ersten Wagen 1" eines
weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiels des
erfindungsgemäßen Personenzuges
mit einer dieselelektrischen Energieversorgung. Die Schnitte und
der grundsätzliche
Aufbau des Motorwagens 1'' gleichen den-
bzw. demjenigen des Motorwagens 1 aus den 1A bis 1C,
so dass hier lediglich auf die Unterschiede eingegangen werden soll.
-
Der Unterschied besteht darin, dass
in dem Maschinenraum 5'' als Hauptkomponenten 6.1'' der Energieversorgungseinrichtung 6'' ein Dieselaggregat und ein zugehöriger Generator
angeordnet sind. Weiterhin ist dort der Brennstofftank 21 angeordnet. Oberhalb
des Dieselaggregats sind als Peripheriekomponenten die Kühlungseinrichtungen 22 für Dieselaggregat
und Generator sowie die Komponenten 23 des Abgasstranges
angeordnet.
-
Der Generator speist eine Zugsammelschiene 9'', über die Traktionseinrichtungen 11 mit
einem Pulswechselrichter 11.1 und einem Triebdrehgestell 11.2 versorgt
werden, wie sie bereits oben beschrieben wurden. Im Bereich der
Traktionseinrichtung 11 ist auch noch ein Bremswiderstand 16 sowie
weitere Hilfseinrichtungen, wie beispielsweise eine Klimaanlage 12,
angeordnet.
-
Sowohl der Pulswechselrichter 11.1,
die weiteren, über
die Zugsammelschiene 9'' versorgten Hilfseinrichtungen
des Zuges, wie die Klimaanlage 12, als auch der Bremswiderstand 16 sind
auch hier wiederum im Dachbereich des Motorwagens 1'' angeordnet, um eine möglichst
geringe Beeinträchtigung
des durchgängigen
Fahrgastraumes 10'' durch derartige
Einbauten sicherzustellen. Der Bremswiderstand ist dabei auf die
im Drehgestell installierte Leistung abgestimmt und damit entsprechend
klein dimensioniert, so dass er den Bauraum einnehmen kann, der
in elektrischen Triebzügen üblicherweise von
der Hochspannungsausrüstung
eingenommen wird.
-
7 zeigt
eine schematische Darstellung eines Kühlkreislaufs für den Motorwagen 1 aus 1A bis 1C. Hierbei ist eine im Dachbereich des Motorwagens 1 angeordnete
Kühleinrichtung 24 mit einer
Lüftereinrichtung
in Form eines Lüfters 24.1 vorgesehen.
Der von dem Lüfter 24.1 erzeugte
Kühlluftstrom
dient sowohl zur Kühlung
des Pulswechselrichters 11.1 als auch zur Kühlung des
Kühlmittels 12.1 der
Klimaanlage 12 als auch zur Kühlung der Motoren 11.3 des
Triebdrehgestells 11.2.
-
Wie 7 zu
entnehmen ist, ist der Pulswechselrichter 11.1 dabei über einen
Kühlkreislauf 25 wassergekühlt ausgeführt. Die
Zuleitung der Kühlluft
zu den Motoren erfolgt über
entsprechende Kanäle
in den Seitenwänden
des Motorwagens 1.
-
Der vorbeschriebene Kühlkreislauf
findet vorzugsweise bei entsprechend hohen zu verarbeitenden Leistungen
Anwendung. Es versteht sich jedoch, dass bei Einsatzprofilen mit
entsprechend geringeren erforderlichen Leistungen oder mit starker Wechsellastcharakteristik,
wie beispielsweise im öffentlichen
Personennahverkehr, auch luftgekühlte Pulswechselrichter
in Verbindung mit selbstgekühlten,
d. h. fahrtwindgekühlten
Motoren Anwendung finden können.
-
Weiterhin versteht es sich, dass
entsprechende Kühlsysteme
für die
Einspeisungseinrichtung in derselben Weise gestaltet und angeordnet
sein können,
wie dies oben für
die Pulswechselrichter beschrieben wurde.
-
Durch die beschriebene Funktionsintegration innerhalb
der Kühleinrichtung 24 wird
zum einen eine erhebliche Platzersparnis erzielt. Zum anderen gewährleistet
die Anordnung der Kühleinrichtung 24 im Dachbereich
des Motorwagens 1 wiederum eine möglichst geringe Beeinträchtigung
des Fahrgastraumes. Bei sämtlichen
vorbeschriebenen Varianten ist vorzugsweise vorgesehen, dass die
Gehäuse
für alle im
Dachbereich des jeweiligen Wagens montierten Komponenten so ausgebildet
sind, dass sie als Strukturelemente des Wagenkastens direkt in die Wagenkastenstruktur
integriert sind. Vorzugsweise ist ebenfalls vorgesehen, dass alle
Wartungsanschlüsse
und/oder der Inspektion unterliegenden Teile von der Decke des Fahrgastraumes
her, beispielsweise in den Übergangsbereichen
zwischen den Wagen zugänglich
sind.
-
Die Erfindung wurde vorstehend ausschließlich anhand
von Beispielen für
Doppelstockzüge
beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung gleichermaßen mit
den gleichen Vorteilen auch für
andere Personenzüge
Anwendung finden kann.
-
- 1;
1'; 1''
- erster
Wagen
- 1.1
- Oberstock
- 1.2
- Unterstock
- 1.3
- Übergangsbereich
- 2;
2'
- zweiter
Wagen
- 2.1
- Oberstock
- 2.2
- Unterstock
- 2.3'
- erstes
Ende
- 2.4
- zweites
Ende
- 3
- dritter
Wagen
- 3.1
- Oberstock
- 3.2
- Unterstock
- 3.3
- erstes
Ende
- 3.4
- zweites
Ende
- 4;
4'
- Führerraum
- 5;
5'; 5''
- Maschinenraum
- 6;
6'; 6''
- Energieversorgungseinrichtung
- 6.1;
6.1'; 6.1''
- Transformator
- 6.2
- Peripheriekomponente
- 7
- Zuleitung
- 8
- Einspeisungseinrichtung
- 9;
9''
- Zwischenkreis
- 10;
10''
- Fahrgastraum
- 11
- Traktionseinrichtung
- 11.1
- Wechselrichtereinrichtung
- 11.2
- Radsatz
- 11.3
- Motoren
- 12
- Klimaanlage
- 12.1
- Kühlmittel
- 13
- Hocheinstieg
- 14
- Tiefeinstieg
- 15
- Fluchtweg
- 16
- Bremswiderstand
- 17
- erste
Stromabnehmereinrichtung
- 17.1
- Stromabnehmer
- 17.2
- Schalt-
und Schutzeinrichtung
- 18
- Fahrdraht
- 19
- zweite
Stromabnehmereinrichtung
- 19.1
- Stromabnehmer
- 19.2
- Schalt-
und Schutzeinrichtung
- 20
- Führerraum
- 21
- Brennstofftank
- 22
- Kühlungseinrichtung
- 23
- Komponente
- 24
- Kühleinrichtung
- 24.1
- Lüftereinrichtung
- 25
- Kühlkreislauf