DE69122795T2

DE69122795T2 - Lüftungsausrüstung für Eisenbahnpersonenwagen und deren Anwendungsweise

Info

Publication number: DE69122795T2
Application number: DE69122795T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Higaki; Haruo Hirakawa; Atsushi Ikio; Shinichirou Ishikawa; Toshiharu Matsuda; Masakazu Matsumoto
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1990-03-19
Filing date: 1991-03-18
Publication date: 1997-05-07
Anticipated expiration: 2011-03-19
Also published as: CA2038604A1; EP0448326A3; US5137490A; DE69122795D1; EP0448326B1; KR910016559A; EP0448326A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Lüftungsausrüstung für Eisenbahnwagen sowie ein Betriebsverfahren hierfür. Genauer gesagt, betrifft die Erfindung eine Lüftungsausrüstung für Eisenbahnwagen, die zur Verwendung in einem Hochgeschwindigkeitszug geeignet ist, bei dem eine Änderung des Atmosphärendrucks außerhalb der Zugwagen auftritt, die dazu führt, dass sich Fahrgäste unwohl fühlen, und sie betrifft ein Verfahren zum Betreiben der Lüftungsausrüstung.

Beschreibung des Stands der Technik

Wenn Schienenfahrzeuge (nachfolgend einfach als Zug bezeichnet) mit hoher Geschwindigkeit einen Tunnel durchfahren, ändert sich der Außendruck bezüglich des Zugs (der Druck außerhalb der Wagen) im Tunnel. Insbesondere erreicht der Wert der Außendruckänderung bezüglich eines Zugs seinen Maximalwert, wenn Züge im Tunnel aneinander vorbeifahren. Zum Beispiel beträgt, wenn ein Zug mit einer Fahrgeschwindigkeit von 200 km/h durch einen Tunnel fährt und das Verhältnis der Querschnittsfläche des Wagens zu der des Tunnels 0,23 beträgt, die Außendruckänderung ungefähr 150 mm H&sub2;O auf der Überdruckseite und ungefähr 400 mm H&sub2;O auf der Unterdruckseite. Im allgemeinen nimmt die Außendruckänderung proportional zum Quadrat der Fahrgeschwindigkeit des Zugs zu. Wenn sich eine derartige Druckänderung in die Zugwagen hinein fortpflanzt, erleiden die Passagiere ein unangenehmes Gefühl im Ohr. Um diese Schwierigkeit der Druckänderungsausbreitung in die Wagen hinein zu überwinden, sind herkömmliche Wagen luftdicht aufgebaut und mit einer Lüftungsausrüstung versehen. Die Lüftungsausrüstung verfügt über ein Lüftungsluftvolumen, das dazu ausreicht, die Konzentration von CO&sub2; in den Wagen aufrechtzuerhalten, d.h. über das erforderliche Belüftungsluftvolumen. Ein Beispiel zu einer solchen Lüftungsausrüstung ist in der japanischen Gebrauchsmustereintragung Nr. 1 287 276 (Gegenstück zum US-Patent 3,563,155) offenbart. Bei der herkömmlichen Lüftungsausrüstung, wie sie dem praktischen Gebrauch zugeführt wurde, weisen Lüfter mit einer Luftzuführeinrichtung und einer Ablufteinrichtung eine solche Kapazität auf, dass sie einen Maximaldruck von 540 mm H&sub2;O und ein Luftvolumen von 30 mm³/Min. liefern können. Ein mit dieser Lüftungsausrüstung versehener Wagen verfügt über ein Innenvolumen der Wagenkarrossene von ungefähr 150 m³ und ein Sitzfassungsvermögen von 100 Passagieren auf beiden Seiten. Bei dieser Lüftungsausrüstung ist der Auslassdruck des Gebläses höher als der Änderungswert des Außendrucks eingestellt. Um den Zug bei hoher Geschwindigkeit zu betreiben, ist es erforderlich, den Auslassdruck der Luftgebläse zu erhöhen. Um jedoch den Auslassdruck der Luftgebläse zu verbessern, ist es zwingend erforderlich, große Luftgebläse aufzubauen und demgemäß die Leistungsaufnahme zum Betreiben dieser Gebläse zu erhöhen.
In der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 62- 227 852 wurde eine alternative Lüftungsausrüstung vorgeschlagen, bei der Luftströmungswege so konzipiert sind, dass sie verschlossen oder eingezogen werden, wenn Zuge in einem Tunnel aneinander vorbeifahren. Jedoch erreicht, wenn angenommen wird, dass ein Zug mit einer Geschwindigkeit von 400 km/h fährt, der Änderungswert des Maximaldrucks während der Fahrt im Tunnel schätzungsweise 1600 mm H&sub2;O. Selbst unter der Bedingung, dass der Zug in einem Tunnel fährt, ohne an einem entgegenkommenden Zug vorbeizufahren, erreicht der Wert der Druckänderung schätzungsweise 600 mm H&sub2;O. Daher ist es erforderlich, die Luftströmungswege der Lüftungsausrüstung zu verschließen, während der Zug in einem Tunnel fährt. Außerdem neigt bei dieser Lüftungsausrüstung das Belüftungsluftvolumen dazu, bei einer Erhöhung der Wagengeschwindigkeiten abzunehmen.
Ferner ist eine andere bekannte Lüftungsausrüstung, wie sie in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 62- 203 868 offenbart ist, mit Turbokompressoren als Luftversorgungs- und Auslasseinrichtungen versehen. Der Turbokompressor kann einen großen Auslassdruck gegenüber dem Änderungswert des Außendrucks von Wagen während Fahrt mit hoher Geschwindigkeit erzielen. Jedoch verringert sich der Wirkungsgrad eines Turbokompressors, wenn er so betrieben wird, dass er die Luftmenge liefert, die dem erforderlichen Belüftungsluftvolumen bei niedrigem Auslassdruck entspricht. Der oben angegebene Turbolader erfordert daher viel mehr Leistung als ein Gebläse, wie es bei einer gewöhnlichen Lüftungsausrüstung verwendet wird. Indessen besteht bei Schienenfahrzeugen die Schwierigkeit, dass der Zuführwirkungsgrad bei einer Erhöhung der Fahrgeschwindigkeit abnimmt. Daher ist es bei einem mit hoher Geschwindigkeit fahrenden Zug unerwünscht, den Energieverbrauch in der Lüftungsausrüstung zu erhöhen.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Lüftungsausrüstung für Schienenfahrzeuge zu schaffen, die Wagen kontinuierlich ohne übermäßig hohen Energieverbrauch belüften kann, wenn die Wagenfahrgeschwindigkeit zunimmt, und ein Verfahren zum Betreiben derselben zu schaffen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Eine erfindungsgemäße Lüftungsausrüstung ist im Anspruch 1 dargelegt. Diese Lüftungsausrüstung ist so konzipiert, dass sie eine Belüftung des Wageninnenraums mittels des Hochdruck-Lüftungssystems ausführt, wenn der Zug durch einen Tunnel fährt, um dadurch eine Änderung des Innendrucks in den Wagen zu verhindern. Ferner kann die Belüftung des Wageninneren gemäß der Erfindung während der Fahrt kontinuierlich ausgeführt werden. Ferner ist es mit dieser Lüftungsausrüstung möglich, eine Erhöhung des Energieverbrauchs der gesamten Lüftungsausrüstung zu verhindern.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben der Lüftungsausrüstung ist im Anspruch 11 dargelegt.
Das Betriebsverfahren für diese Lüftungsausrüstung besteht darin, die Luftzufuhr-Sperrorgane und die Luftauslass-Sperrorgane abhängig vom Änderungszustand des Außendrucks zu schließen. Gemäß der Lüftungsausrüstung und ihrem Steuerverfahren wird die Belüftung des Wageninneren während der Fahrt in einem Tunnel durch die Hochdruck-Luftzuführeinrichtung und die Hochdruck-Luftdruckauslasseinrichtung ausgeführt. Daher kann gemäß dem Verfahren zum Betreiben dieser Lüftungsausrüstung die Belüftung kontinuierlich ohne Änderung des Innendrucks des Wagens während der Fahrt durch einen Tunnel ausgeführt werden. Dieses Betriebsverfahren für eine Lüftungsausrüstung erhöht den Energieverbrauch selbst bei einer Fahrt durch einen Tunnel im Vergleich zu dem einer mit einem Turbokompressor versehenen Lüftungsausrüstung nicht.
Andere und weitere Aufgabe und Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung vollständig ersichtlich.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Diagramm zum Luftströmungsweg bei einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 2 ist eine Ansicht, die den gesteuerten Zustand verschiedener Ausrüstungen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
Fig. 3 ist ein Diagramm, das die Druckcharakteristik zweier Arten von Lüftern zeigt, wie sie beim ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet werden;
Fig. 4 ist ein Diagramm zum Luftströmungsweg bei einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
Fig. 5 ist eine Ansicht, die den gesteuerten Zustand einer Ausrüstung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Eine Wagenkarrossene 9 weist durchgehend einen luftdichten Aufbau auf. Diese wagenkarrossene 9 wird unter der Annahme erläutert, dass sie ein Innenvolumen von 150 m³ und ein Sitzfassungsvermögen von 100 Personen aufweist. Der aus der Wagenkarrosserie 9 bestehende Wagen ist so konzipiert, dass er mit einer maximalen Fahrtgeschwindigkeit von 400 km/h fährt. Jede Wagenkarrossene erfordert ein Belüftungsluftvolumen von 30 m³/Min. Die Zahl 1 kennzeichnet ein Niederdruck-Versorgungsluftgebläse, das Außenluft, d.h. Frischluft in den Wagen hineinzieht. Dieses Niederdruck-Versorgungsluftgebläse 1 verfügt über eine Ausstoßkapazität mit einem Maximaldruck von 540 mm H&sub2;O, und es liefert ein Nennluftvolumen von 30 m³/Min. Der Auslassdruck des Niederdruck-Versorgungsluftgebläses 1 ist auf einen Druck eingestellt, wie er zum Zuführen von Frischluft in die Wagen erforderlich ist, wenn der Zug auf einem anderen Weg als einem durch einen Tunnel fährt. Das heißt, dass der Auslassdruck des Niederdruck-Versorgungsluftgebläses 1 unter Berücksichtigung des Strömungswegwiderstands tatsächlich des Niederdruck-Versorgungsluftgebläses und einer kleinen Druckänderung bestimmt wird, wie sie auf die Außenfläche der Wagenkarrossene 9 einwirkt, wenn der Zug auf einem anderen Weg als durch einen Tunnel fährt. Auch wird das Versorgungsluftvolumen des Niederdruck- Versorgungsluftgebläses 1 so eingestellt, dass es dem für die Wagenkarrossene 9 erforderlichen Belüftungsluftvolumen gleich ist. Die Zahl 9 kennzeichnet ein Absperrventil auf der Versorgungsluftseite, wie es im Luftströmungsweg des Niederdruck-versorgungsluftgebläses 1 angebracht ist. Die Zahl 3 kennzeichnet ein Stellglied zum Öffnen und Schließen des Absperrventils 2.
Die Zahl 4 bezeichnet ein Niederdruck-Abluftgebläse, das Staub enthaltende Luft vom Wageninneren aus der Wagenkarrosserie 9 ausbläst. Dieses Niederdruck-Abluftgebläse 4 verfügt über die Fähigkeit, einen Maximaldruck von 540 mm H&sub2;O zu liefern und eine Nennluftmenge von 30 m³/Min. auszublasen. Die Zahl 5 repräsentiert ein Absperrventil auf der Auslass seite, das im Luftströmungsweg des Niederdruck-Abluftgebläses 4 angebracht ist. Die Zahl 6 kennzeichnet ein Stellglied zum Öffnen und Schließen des Absperrventils 5.
Die Zahl 7 kennzeichnet ein Hochdruck-Versorgungsluftgebläse, das frische Außenluft in den Wagen hineinzieht. Dieses Hochdruck-Versorgungsluftgebläse 7 verfügt über die Fähigkeit, einen Maximaldruck von 3400 mm H&sub2;O zu liefern und eine Nennluftmenge von 14 m³/Min. auszublasen. Der Auslassdruck des Hochdruck-Versorgungsluftgebläses 7 ist auf einen höheren Wert als der maximale Änderungswert des Außendrucks eingestellt, wie er auftritt, wenn der Zug mit maximaler Geschwindigkeit in einem Tunnel an einem entgegenkommenden Zug vorbeifährt. Das vom Hochdruck-Versorgungsluftgebläse gelieferte Luftvolumen ist kleiner eingestellt als das vom Niederdruck-Versorgungsluftgebläse 1 gelieferte, um einen Anstieg des Energieverbrauchs der gesamten Lüftungsausrüstung zu verhindern. Ferner ist das Volumen der vom Hochdruck-Versorgungsluftgebläse 7 gelieferten Luft auf einen Wert eingestellt, der demjenigen entspricht oder kleiner ist, der im praktischen Gebrauch von einem Gebläse einer Lüftungsausrüstung geliefert wird, um ein Ansteigen des zugehörigen Energieverbrauchs zu verhindern. Die Zahl 8 bezeichnet ein Hochdruck-Abluftgebläse zum Ausblasen Staub enthaltender Luft aus dem Inneren der Wagen. Dieses Hochdruck-Abluftgebläse 8 verfügt über die Fähigkeit eines maximalen Auslassdrucks von 3400 mm H&sub2;O und ein Nennluftvolumen von 14 m³/Min.
Die Druckcharakteristiken des Niederdruck-Versorgungsluftgebläses 1, des Niederdruck-Abluftgebläses 4, des Hochdruck- Versorgungsluftgebläses 7 und des Hochdruck-Abluftgebläses 8 sind dergestalt, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Das Niederdruck-Versorgungsluftgebläse 1 und das Niederdruck-Abluftgebläse 4 weisen eine solche Charakteristik auf, dass die Gebläse viel Luftvolumen bei niedrigem Auslassdruck liefern. Auch haben das Hochdruck-Versorgungsluftgebläse 7 und das Hochdruck-Abluftgebläse 8 eine solche Charakteristik, dass sie ein kleines Luftvolumen bei hohem Auslassdruck liefern.
Die Zahl 10 bezeichnet einen Wagenfahrzustand-Detektor, der während der Zugfahrt den Änderungszustand des Außendrucks vorher erfasst. Die Außendruckänderung während der Fahrt ab dem Zeitpunkt an, zu dem der Zug in einen Tunnel einfährt. Daher muss die Wagenfahrzustands-Detektoreinrichtung 10 erkennen, dass sich der Zug einem Tunnel nähert, bevor der Zug in den Tunnel hineinfährt. Um diese Funktion zu erzielen, besteht der Wagenfahrzustands-Detektor 10 aus einem Sender an der Einfahrtseite, der auf einem Gleis nahe dem Tunneleinlass liegt und ein Funk- oder Schaltsignal aussendet, und einem Empfänger, der das Signal vom Sender an der Tunneleinfahrtseite empfängt. Der oben beschriebene Empfänger ist an der Wagenkarrossene angebracht. Dieser Wagenfahrzustands- Detektor 10 kann die Annäherung des Zugs an den Tunnel mittels der Funktion des Senders und des Empfängers erfassen. An der Tunnelausfahrt ist ein Sender für die Ausfahrtseite angebracht, um den Zeitpunkt zu erfassen, zu dem der Zug aus dem Tunnel herausfährt. Der Sender an der Ausfahrtseite wirkt so, dass er ein Funk- oder Schaltsignal sendet, ähnlich wie der Sender auf der Einfahrtseite. Diese Sender auf der Einfahrt- und Ausfahrtseite geben Signale mit verschiedenen Frequenzen aus, um auf der Empfangsseite eine einfache Unterscheidung zu ermöglichen.
Die Zahl 11 bezeichnet eine Steuerung zum Steuern des Niederdruck-Versorgungsluftgebläses 1, des Niederdruck-Abluftgebläses 4, des Stellglieds 3, des Stellglieds 6, des Hochdruck-Versorgungsluftgebläses 7 und des Hochdruck-Abbluftgebläses 8. Die Steuerung 11 besteht aus einer Kombination mehrerer Relais und eines Mikrocomputers, und sie ist so konzipiert, dass sie mit der Steuerung abhängig von einem Steuerungsbefehl vom Wagenlaufzustands-Detektor 10 beginnt. Die durch diese Steuerung 11 auszuführende Steuerung wird nachfolgend im einzelnen erläutert. Ein schraffierter Teil oben in Fig. 2 kennzeichnet die Zeit, während der ein Zug durch einen Tunnel fährt. Unten ist der Übergang des Belüftungsluftvolumens in Wagen angegeben. Im mittleren Teil von Fig. 2 ist der Betriebszustand des Niederdruck-Versorgungsluftgebläses 1, des Niederdruck-Abluftgebläses 4, der Absperrventile 2 und 5, des Hochdruck-Versorgungsluftgebläses 7 und des Hochdruck-Abluftgebläses 8 dargestellt. Die Wagenfahrzustands-Detektoreinrichtung 10 gibt einen Steuerbefehl an die Steuerung 11 aus, wenn sich der mit der vorstehend angegebenen Lüftungsausrüstung versehene Zug, der mit hoher Geschwindigkeit fährt, einem Tunnel nähert (T&sub0;). Wenn die Steuerung den Steuerbefehl von der Wagenfahrzustands-Detektoreinrichtung 10 empfängt, hält sie zur selben Zeit (T&sub1;) sowohl das Niederdruck-Versorgungsluftgebläse 1 als auch das Niederdruck-Abluftgebläse 4 an. Nachdem die Steuerung so das Niederdruck-Versorgungsluftgebläse 1 und das Niederdruck- Abluftgebläse 4 angehalten hat, gibt sie einen Absperrbefehl an die Steliglieder 3 und 6 aus, um die Absperrventile 2 und 5 zu schließen (T&sub2;). Die Absperrventile 2 und 5 arbeiten so, dass sie die Luftströmungswege des Niederdruck-Versorgungsluftgebläses 1 und des Niederdruck-Abluftgebläses 4 auf Grund des Betriebs der Stellglieder 3 und 6 schließen. Ferner gibt die Steuerung 11, nachdem sie den Absperrbefehl an die Stellglieder 3 und 6 ausgegeben hat, einen Betriebsbefehl an das Hochdruck-Versorgungsluftgebläse 7 und das Hochdruck-Abluftgebläse 8 aus (T&sub3;). Wenn das Hochdruck-Versorgungsluftgebläse 7 und das Hochdruck-Abluftgebläse 8 diesen Betriebsbefehl von der Steuerung 11 empfangen, beginnen sie zu arbeiten. Diese Gebläse 7 und 8 beginnen zum Zeitpunkt, zu dem der Zug in einen Tunnel einfährt, ein Nennluftvolumen mit Nennauslassdruck zu liefern. Der Wagenfahrzustands-Detektor 10 gibt unter Berücksichtigung der Zeit, die das Hochdruck-Versorgungsluftgebläse 7 und das Hochdruck-Abluftgebläse 8 benötigen, um nach dem Betriebsbeginn den Nennbetriebszustand zu erreichen, einen Steuerbefehl an die Steuerung 11 aus. Der die Wagenfahrzustands-Detektoreinrichtung 10 bildende Sender liegt vor der Tunneleinfahrt, um sicher für eine Zeit zu sorgen, die die Hochdruck-Luftgebläse 7 und 8 benötigen, um den Nennbetriebszustand zu erreichen. Diese Hochdruck-Luftgebläse 7 und 8 beginnen daher ihren Nennbetrieb, wenn der Zug in den Tunnel einfährt.
Nachfolgend wird der Betriebszustand der vorstehend angegebenen Ausrüstung für den Fall beschrieben, dass der Zug aus dem Tunnel herausfährt. Der Wagenfahrzustands-Detektor 10 erkennt das Herausfahren des Zugs aus dem Tunnel entsprechend dem Signal, das der Empfänger vom an der Ausfahrseite liegenden Sender empfängt. Der Wagenfahrzustands-Detektor 10 gibt einen Steuerbefehl S&sub1;&sub0; an die Steuerung 11 aus (T&sub1;&sub0;). Die Steuerung 11 hält zunächst das Hochdruck-Versorgungsluftgebläse 7 und das Hochdruck-Abluftgebläse 8 abhängig vom Steuerbefehl vom Wagenfahrzustands-Detektor 10 an (T&sub1;&sub1;). Danach gibt die Steuerung 11 ein Steuersignal an die Stellglieder 3 und 6 aus (T&sub1;&sub2;). Die Steliglieder 3 und 6 arbeiten so, dass sie die Absperrventile 2 und 5 entsprechend dem Steuerbefehl von der Steuerung 11 öffnen. In diesem Zustand gibt die Steuerung 11 einen Betriebsbefehl an das Niederdruck-Versorgungsluftgebläse 1 und das Niederdruck-Abluftgebläse 4 aus (T&sub1;&sub3;). Das Niederdruck-Versorgungsluftgebläse 1 und das Niederdruck-Abluftgebläse 4 belüften das Wageninnere, bis sich der Zug dem nächsten Tunnel nähert.
Bei dieser Belüftungsausrüstung werden die Luftströmungspfade der Niederdruck-Lüftungseinrichtung mit dem Niederdruck- Versorgungsluftgebläse 1 und dem Niederdruck-Abluftgebläse 4 im Zeitraum geschlossen gehalten, in dem der Zug einen Tunnel durchfährt. Der Luftströmungsweg der Niederdruck-Lüftungseinrichtung wird mittels der die Absperrventile 2 und 5 umfassenden Luftströmungsweg-Absperrorgane verschlossen. Auch wird bei dieser Lüftungsausrüstung das Wageninnere im Zeitraum, in dem der Zug durch einen Tunnel fährt, unter Verwendung des Hochdruck-Versorgungsluftgebläses 7 und des Hochdruck-Abluftgebläses 8 belüftet. Das heißt, dass die erfindungsgemäße Lüftungsausrüstung die Belüftung des Wageninnenraums mittels der aus dem Hochdruck-Versorgungsluftgebläse 7 und dem Hochdruck-Abluftgebläse 8 bestehenden Hochdruck-Belüftungseinrichtung ausführt, wenn der Zug durch einen Tunnel fährt. Daher ist es dank dieser Belüftungsausrüstung möglich, eine Ausbreitung der Außendruckänderung in die Wagen während einer Hochgeschwindigkeitsfahrt des Zugs in einem Tunnel zu verhindern. Das heißt, dass, da das Hochdruck-Versorgungsluftgebläse 7 und das Hochdruck-Abluftgebläse 8 einen größeren Auslassdruck erzeugen als es dem maximalen Änderungswert des Außendrucks entspricht, das zu liefernde Luftvolumen nie einer großen Änderung unterliegt, falls eine Änderung des Außendrucks auftritt. Der Luftdruck in den Wagen ändert sich dann nicht, wenn sich das Luftvolumen des Hochdruck-Versorgungsluftgebläses und des Hochdruck- Abluftgebläses 8 nicht ändern, wodurch sich keine Auswirkung der Luftdruckänderung auf die Passagiere in den Wagen ergibt. Da betriebsmäßig zwischen der aus dem Niederdruck-Versorgungsluftgebläse 1 und dem Niederdruck-Abluftgebläse 4 bestehenden Niederdruck-Lüftungseinrichtung und der aus dem Hochdruck-Versorgungsluftgebläse 7 und dem Hochdruck-Abluftgebläse 8 bestehenden Hochdruck-Lüftungseinrichtung umgeschaltet wird, ist es ferner möglich, den Energieverbrauch der gesamten Lüftungsausrüstung stärker als den einer Lüftungsausrüstung unter Verwendung eines Turbokompressors zu verringern. Bei der erfindungsgemäßen Lüftungsausrüstung ist der Energieverbrauch im wesentlichen derselbe wie bei herkömmlichen Typen von im Gebrauch befindlichen Lüftungsausrüstungen. Bei dieser Lüftungsausrüstung wird das Innere der Wagenkarrossene 9 selbst bei Fahrt in Tunneln kontinuierlich belüftet.
Beim oben angegebenen Hochdruck-Versorgungsluftgebläse 7 und beim Hochdruck-Abluftgebläse 8 ist das Nennluftvolumen kleiner als das erforderliche Belüftungsluftvolumen, und demgemäß beträgt bei einem mit dieser Lüftungsausrüstung versehenen Zug, der mit Maximalgeschwindigkeit in einem Tunnel fährt, die maximal durchfahrbare Tunnellänge ungefähr 20 km und die Belegungsrate von Tunneln zum Fahrweg beträgt ungefähr 33 %.
Beim oben beschriebenen Ausführungsbeispiel kann die Verwendung eines alternativen Wagenfahrzustands-Detektors zum Voraberkennen eines Änderungszustands betreffend den Wagenaußendruck in Betracht gezogen werden. Zum Beispiel kann als Fahrzustandsdetektor ein Speichersystem, das Positionen und Längen von Tunneln entlang dem Weg, den der Zug befährt, einspeichert, und ein Ausgabesystem verwendet werden, das im Speichersystem abgespeicherte Information auf Grundlage des vom Zug zurückgelegten Wegs ausliest. Der Wagenfahrzustands- Detektor gibt vom Ausgabesystem einen Steuerbefehl dann an die Steuerung 11 aus, wenn der Zug eine Position erreicht hat, an der für diejenige Zeit gesorgt ist, die jedes Gebläse dazu benötigt, seinen Nennbetriebszustand zu erreichen. Der Wagenfahrzustands-Detektor hat die Funktion, die Zeit zum Herausfahren aus dem Tunnel auf Grundlage der Fahrgeschwindigkeit des Zugs und der Tunnellänge zu berechnen. Dieser Wagenfahrzustands-Detektor gibt zum Zeitpunkt des Herausfahrens aus dem Tunnel abhängig vorn Ergebnis der vorstehend angegebenen Berechnung einen Steuerbefehl an die Steuerung 11 aus.
Ferner kann der Wagenfahrzustands-Detektor beim oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ein Druckdetektor sein, der den Außendruck an der Wagenkarrosserie 9 erfasst. Wenn dieser Druckdetektor als Wagenfahrzstands-Detektor verwendet wird, beginnt die Steuerung 11 zu arbeiten, nachdem der Zug in einen Tunnel eingefahren ist und daher pflanzt sich eine Änderung des Außendrucks in das Wageninnere fort. In diesem Fall kann der Einfluss dieser Änderung des Außendrucks dadurch minimal gehalten werden, dass die Betriebsgeschwindigkeit der Stellglieder 3 und 6 und der Absperrventile 2 und 5 verringert wird. Wenn sich die Außendruckänderung in das Wageninnere fortpflanzt, wirken das Niederdruck-Versorgungsluftgebläse 1 und das Niederdruck-Abluftgebläse 4 als Widerstand.
Die oben beschriebenen zwei Beispiele von Wagenfahrzustands- Detektoren sind billig und von einfachem Aufbau, da alle den Wagenfahrzustands-Detektor bildenden Ausrüstungen am Zug angebracht sind. Auch haben diese zwei Beispiele eines Wagenfahrzustands-Detektors die Merkmale einfacher Wartbarkeit und hoher Zuverlässigkeit.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 4 und 5 eine Lüftungsausrüstung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Diese Lüftungsausrüstung besteht, wie beim ersten Ausführungsbeispiel, aus dem Niederdruck- Versorgungsluftgebläse 1, dem Niederdruck-Abluftgebläse 4, dem Hochdruck-Versorgungsluftgebläse 7, dem Hochdruck-Abluftgebläse 8, dem Versorgungsluft-Absperrventil 2, dem Abluft-Absperrventil 5, dem Stellglied 3, dem Stellglied 6 und dem Wagenfahrzustands-Detektor 10. Bei der Lüftungsausrüstung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel unterscheidet sich jedoch die Steuerung 20 von der Steuerung 11 des ersten Ausführungsbeispiels Diese Steuerung 20 steuert das Niederdruck-Versorgungsluftgebläse 1, das Niederdruck-Abluftgebläse 41 das Stellglied 3 und das Stellglied 6, sie steuert jedoch-nicht das Hochdruck-Versorgungsluftgebläse 7 und das Hochdruck-Abluftgebläse 8. Das Hochdruck-Versorgungsluftgebläse 7 und das Hochdruck-Abluftgebläse 8 sind mit der Hauptspannungsversorgung der Lüftungsausrüstung verbunden, wodurch sie gekoppelt mit der Hauptspannungsversorgung arbeiten. Daher werden, wenn die Hauptspannungsversorgung der Lüftungsausrüstung eingeschaltet ist, das Hochdruck-Versorgungsluftgebläse 7 und das Hochdruck-Abluftgebläse 8 konstant betrieben. Dieses Ausführungsbeispiel stimmt hinsichtlich der Spezifikationen der Wagenkarrossene 9 und der Zugfahrgeschwindigkeit mit dem ersten Ausführungsbeispiel überein.
Nachfolgend wird der Betriebszustand dieser Lüftungsausrüstung unter Bezugnahme auf Fig. 5 erläutert. Wenn sich der Zug einem Tunnel nähert, gibt der Wagenfahrzustands-Detektor 10 einen Steuerbefehl S&sub2;&sub0; an die Steuerung 20 aus (T&sub2;&sub0;). Die Steuerung 20 dient zum Anhalten des Niederdruck-Versorgungs luftgebläses 1 und des Niederdruck-Abluftgebläses 4 (T&sub2;&sub1;). Danach gibt die Steuerung 20 einen Absperrbefehl an die Stellglieder 3 und 6 aus, um die Absperrventile 2 und 5 zu verschließen (T&sub2;&sub2;). Die Absperrventile 2 und 5 werden durch den Betrieb der Stellglieder 3 und 6 verschlossen, um dadurch die Luftströmungswege des Niederdruck-Versorgungsluftgebläses 1 und des Niederdruck-Abluftgebläses 4 zu verschließen. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird, wie beim ersten Ausführungsbeispiel, das Wageninnere durch das Hochdruck-Versorgungsluftgebläse 30 und das Hochdruck-Abluftgebläse 31 belüftet, wenn der Zug durch einen Tunnel fährt. Nach der Ausfahrt des Zugs aus dem Tunnel gibt die Wagenfahrzustands-Detektoreinrichtung 10 einen Steuerbefehl S&sub3;&sub0; an die Steuerung 20 aus (T&sub3;&sub0;). Die Steuerung 20 gibt einen Steuerbefehl zum Öffnen der Absperrventile 2 und 5 an die Stellglieder 3 und 6 aus (T&sub3;&sub1;), und dann werden das Niederdruck-Versorgungsluftgebläse 21 und das Niederdruck-Abluftgebläse 2 betätigt (T&sub3;&sub1;).
Bei dieser Lüftungsausrüstung ist es möglich, eine Druckänderung im Wageninneren während der Fahrt in Tunneln zu vermeiden, wie im Fall des oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels. Auch ist es möglich, das Wageninnere während Fahrten in Tunneln kontinuierlich zu belüften. Die Lüftungsausrüstung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel benötigt mehr Energie als die gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, jedoch benötigt sie weniger Energie als eine herkömmliche mit einem Turbokompressor versehene Lüftungsausrüstung. Da diese Lüftungsausrüstung die Steuerung 20 zum Steuern des Hochdruck-Versorgungsluftgebläses 7 und des Hochdruck-Abluftgebläses 8 nicht benötigt, ist es möglich, den Aufbau des Steuersystems im Vergleich zu dem zu vereinfachen, das bei der Lüftungsausrüstung des ersten Ausführungsbeispiels verwendet ist. Ferner werden bei dieser Lüftungsausrüstung das Hochdruck-Versorgungsluftgebläse 7 und das Hochdruck-Abluftgebläse 8 kontinuierlich betrieben, weswegen es nicht erforderlich ist, die Zeit zu berücksichtigen, die das Hochdruck-Versorgungsluftgebläse 7 und das Hochdruck-Abluftgebläse 8 benötigen, bevor sie ihren Nennbetrieb erreichen. Daher ist diese Lüftungsausrüstung speziell dann wirkungsvoll, wenn als Wagenfahrzustands-Detektor ein Druckdetektor verwendet wird.
Wie es vorstehend beschrieben wurde, pflanzt sich bei der erfindungsgemäßen Lüftungsausrüstung und dem zugehörigen Steuerverfahren eine Außendruckänderung nicht in das Wageninnere fort, wenn der Zug mit hoher Geschwindigkeit in Tunneln fährt und demgemäß kommt es nicht dazu, dass sich Passagiere unbehaglich fühlen. Ferner erfordert die Ausrüstung weniger Energie als eine herkömmliche Lüftungsausrüstung mit einem Turbokompressor und sie kann das Wageninnere kontinuierlich belüften.

Claims

1. Lüftungsausrüstung für Eisenbahnwagen zur Lüftung des Innenraums eines Eisenbahnwaggons mit einer Luftzuführeinrichtung, die Umgebungsluft in das Innere des Waggons leitet, und einer Abluftanlage zur Entlüftung des Waggons, gekennzeichnet durch

eine Hochdruck-Lüftungsanlage, die eine mit Hochdruck arbeitende Luftzuführeinrichtung (7) und eine mit Hochdruck arbeitende Abluftanlage (8) enthält,

eine Niederdruck-Lüftungsanlage, die eine Niederdruck- Luftzuführeinrichtung (1) enthält, die bei einem niedrigeren Verdichtungsdruck arbeitet als die Hochdruck-Luftzufuhreinrichtung, und eine Niederdruck-Abluftanlage (4), die mit einem geringeren Verdichtungsdruck arbeitet als die Hochdruck- Abluftanlage, und

Absperrorgane (2, 5) zum Sperren von Luftströmungswegen in der Niederdruck-Lüftungsanlage.

2. Lüftungsausrüstung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruck-Luftzuführeinrichtung (7) und die Hochdruck-Abluftanlage (8) mit einem höheren Verdichtungsdruck arbeiten als Umgebungsdruckanderungen während der Zugfahrt.

3. Lüftungsausrüstung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Niederdruck-Luftzuführeinrichtung (1) und die Niederdruck-Abluftanlage (4) ein Luftfassungsvermögen aufweisen, welches dem zur Lüftung der Waggons benötigten Luftvolumen entspricht.

4. Lüftungsausrüstung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (10, 11), die das Absperrorgan (2) der Luftzufuhr und das Absperrorgan (5) der Abluft in Abhängigkeit der jeweiligen Umgebungsdruckänderung während der Zugfahrt schließt.

5. Lüftungsausrüstung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (11) eine Einrichtung (10) zur Ermittlung des Fahrzustandes des Waggons enthält, die den Eintritt des Zuges in ein Tunnel feststellt, wobei sie das Absperrorgan (2) der Luftzufuhr und das Absperrorgan (5) der Abluft in Abhängigkeit des von der Einrichtung (10) zur Ermittlung des Fahrzustandes des Waggons gelieferten Ergebnisses schließt.

6. Lüftungsausrüstung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (10) zur Ermittlung des Fahrzustandes des Waggons die Position des Zuges in bezug auf eine Tunneleinfahrt bestimmt.

7. Lüftungsausrüstung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (11) eine Einrichtung zur Bestimmung des Fahrzustandes des Waggons enthält, die eine Umgebungsdruckänderung während der Zugfahrt durch ein Tunnel ermittelt, wobei sie das Absperrorgan (2) der Luftzufuhr und das Absperrorgan (5) der Abluft in Abhängigkeit von dem von der Einrichtung zur Bestimmung des Fahrzustandes des Waggons gelieferten Ergebnis schließt.

8. Lüftungsausrüstung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (11) das Absperrorgan (2) der Luftzufuhr und das Absperrorgan (5) der Abluft für die Dauer der Zugfahrt durch das Tunnel schließt.

9. Lüftungsausrüstung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (11) das Absperrorgan (2) der Luftzufuhr und das Absperrorgan (5) der Abluft in Abhängigkeit von der jeweiligen Umgebungsdruckänderung während der Zugfahrt schließt und die Niederdruck-Luftzuführeinrichtung (1) und die Niederdruck-Abluftanlage (4) außer Betrieb nimmt.

10. Lüftungsausrüstung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (11) das Absperrorgan (2) der Luftzufuhr und das Absperrorgan (5) der Abluft in Abhängigkeit von der jeweiligen Umgebungsdruckänderung während der Zugfahrt schließt und die Niederdruck-Luftzuführeinrichtung (1) und die Niederdruck-Abluftanlage (4) dadurch abstellt, daß zwischen der Niederdruck-Luftzuführeinrichtung (1) und der Niederdruck-Abluftanlage (4) sowie der Hochdruck-Luftzuführeinrichtung (7) und der Hochdruck-Abluftanlage (8) umgeschaltet wird.

11. Verfahren zum Betreiben einer Lüftungsausrustung für einen Eisenbahnwaggon zur Belüftung des Waggoninnenraumes, wobei die Lüftungsausrüstung eine Hochdruck-Lüftungsanlage (7, 8) und eine Niederdruck-Lüftungsanlage (1, 4) enthält, dadurch gekennzeichnet, daß

folgende Schritte vorgesehen sind:

Ermittlung der jeweiligen Umgebungsdruckänderungen während der Fahrt des Waggons und

Schließen der Luftströmungswege durch die Niederdruck- Lüftungsanlage (1, 4) in Abhängigkeit von der Umgebungsdruckänderung.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftströmungswege durch Betätigen von Absperrorganen (2, 5), die in der Niederdruck-Lüftungsanlage (1, 4) angeordnet sind, sowie durch Abstellen der Niederdruck-Lüftungsanlage (1, 4) geschlossen werden.

13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Niederdruck-Lüftungsanlage (1, 4) durch Umschaltung zwischen der Niederdruck-Lüftungsanlage (1, 4) und der Hochdruck-Lüftungsanlage (7, 8) abgestellt wird.