Bordnetz für ein Schienenfahrzeug, Verfahren zum Betreiben des Bordnetzes und Schienenfahrzeug

Die Erfindung betrifft ein Bordnetz für ein Schienenfahrzeug, ein Verfahren zum Betreiben des Bordnetzes sowie ein Schienenfahrzeug . Bordnetze moderner Schienenfahrzeuge weisen eine Mehrzahl elektrisch betriebener Hilfsbetriebe auf, die unterschiedli ^¬ che Funktionen erfüllen. Insbesondere sicherheitskritische Hilfsbetriebe eines Bordnetzes sind mit ausreichender Sicher ^¬ heit mit einer vorbestimmten elektrischen Leistung zu versor- gen, um einen sicheren Betrieb eines Schienenfahrzeugs ge ^¬ währleisten zu können.

Aus der DE 10 2012 223 901 AI ist ein redundant ausgeführtes Bordnetz für ein Schienenfahrzeug bekannt. Dieses Bordnetz umfasst mehrere Hilfsbetriebe sowie eine Sammelschiene, über welche die Hilfsbetriebe mit elektrischer Energie versorgt werden. Außerdem umfasst dieses Bordnetz zwei Energieeinspei- sungseinheiten zum Einspeisen elektrischer Energie in die Sammelschiene, wobei die Energieeinspeisungseinheiten jeweils an ihrer Ausgangsseite über eine Sammelschienenversorgungs- leitung, welche einen Schalter aufweist, mit der Sammelschie ^¬ ne verbunden sind. Die Hilfsbetriebe sind jeweils über eine Hilfsbetriebversorgungsleitung an die Sammelschiene angeschlossen. Tritt bei einer der beiden Energieeinspeisungsein- heiten ein Fehlerzustand auf, können die Hilfsbetriebe mit- hilfe der jeweils anderen Energieeinspeisungseinheit über die Sammelschiene mit elektrischer Energie versorgt werden.

Falls jedoch bei dem Bordnetz aus der DE 10 2012 223 901 AI ein Fehlerzustand der Sammelschiene vorliegt, welcher zum

Beispiel auf einem Leitungsbruch, einem Kurzschluss und/oder einem Fehlmanagement der Leistungsverteilung im Bordnetz basieren kann, kann eine Versorgung der Hilfsbetriebe mit einer vorbestimmten elektrischen Leistung nicht sichergestellt werden .

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Bordnetz für ein Schienenfahrzeug eine sichere Versorgung eines Hilfsbetriebs mit elektrischer Energie zu ermöglichen, insbesondere bei Vorliegen eines Sammelschienen-Fehlerzustands.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Bordnetz nach Anspruch 1, durch ein Verfahren nach Anspruch 7 sowie durch ein Schienenfahrzeug nach Anspruch 11.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Patentansprüche sowie der nachfolgenden Be- Schreibung.

Das erfindungsgemäße Bordnetz für ein Schienenfahrzeug um- fasst eine Sammelschiene, eine Energieeinspeisungseinheit zum Einspeisen elektrischer Energie in die Sammelschiene, eine Sammelschienenversorgungsleitung, die an eine Ausgangsseite der Energieeinspeisungseinheit sowie an die Sammelschiene an ^¬ geschlossen ist und einen Schalter aufweist, einen Hilfsbetrieb und eine erste Hilfsbetriebversorgungsleitung, die an die Sammelschiene und an den Hilfsbetrieb angeschlossen ist. Darüber hinaus umfasst das erfindungsgemäße Bordnetz eine an den Hilfsbetrieb und an die Ausgangsseite der Energieeinspei ^¬ sungseinheit angeschlossene zweite

Hilfsbetriebversorgungsleitung zur Umgehung der Sammelschiene, wobei die beiden Hilfsbetriebversorgungsleitungen jeweils einen Schalter aufweisen.

Liegt kein Fehlerzustand der Sammelschiene vor, kann die Energieeinspeisungseinheit über die Sammelschienenversor- gungsleitung elektrische Energie in die Sammelschiene ein- speisen. In diesem Fall kann der Hilfsbetrieb über die erste Hilfsbetriebversorgungsleitung elektrische Energie aus der Sammelschiene beziehen. Falls jedoch ein Fehlerzustand der Sammelschiene vorliegt, kann der Hilfsbetrieb mithilfe des Schalters der Sammelschie- nenversorgungsleitung und des Schalters der ersten Hilfs- betriebversorgungsleitung von der Sammelschiene elektrisch entkoppelt werden. Auf diese Weise lässt sich vermeiden, dass ein Fehlerzustand der Sammelschiene die Funktionsweise des Hilfsbetriebs beeinträchtigt und/oder den Hilfsbetrieb be ^¬ schädigt . Die zweite Hilfsbetriebversorgungsleitung kann zur Versorgung des Hilfsbetriebs mit von der Energieeinspeisungseinheit be ^¬ reitgestellter elektrischer Energie unter Umgehung der Sammelschiene genutzt werden. Mit anderen Worten, die zweite Hilfsbetriebversorgungsleitung stellt eine Bypassleitung dar, über welche der Hilfsbetrieb von der Energieeinspeisungseinheit bereitgestellte elektrische Energie beziehen kann, ohne dass diese Energie über die Sammelschiene zum Hilfsbetrieb geführt werden muss. Wenn der Hilfsbetrieb von der Sammel ^¬ schiene elektrisch entkoppelt ist, kann der Hilfsbetrieb von der Energieeinspeisungseinheit über die zweite Hilfsbetrieb ^¬ versorgungsleitung (anstatt über die Sammelschiene) mit elektrischer Energie versorgt werden.

Durch Entkoppeln des Hilfsbetriebs von der Sammelschiene kann im Bordnetz ein von der Sammelschiene entkoppeltes „Insel ^¬ netz" gebildet werden, welches bei Vorliegen eines Fehlerzu ^¬ stands der Sammelschiene eine sichere Versorgung des Hilfsbe ^¬ triebs mit elektrischer Energie ermöglicht. Dieselbe Energieeinspeisungseinheit, die im fehlerfreien Zu ^¬ stand der Sammelschiene zur Einspeisung elektrischer Energie in die Sammelschiene genutzt werden kann, kann bei Vorliegen eines Fehlerzustands der Sammelschiene dazu genutzt werden, den Hilfsbetrieb über die zweite Hilfsbetriebversorgungslei- tung mit elektrischer Energie zu versorgen. Um bei Vorliegen eines Fehlerzustands der Sammelschiene den Hilfsbetrieb mit elektrischer Energie versorgen zu können, muss also nicht notwendigerweise eine zusätzliche Energieeinspeisungseinheit vorhanden sein.

Liegt ein Fehlerzustand der Energieeinspeisungseinheit vor, kann der Hilfsbetrieb mithilfe des Schalters der Sammelschie- nenversorgungsleitung und des Schalters der zweiten Hilfsbe- triebversorgungsleitung von der Energieeinspeisungseinheit elektrisch entkoppelt werden. Auf diese Weise lässt sich ver ^¬ meiden, dass ein Fehlerzustand der Energieeinspeisungseinheit die Funktionsweise des Hilfsbetriebs beeinträchtigt und/oder den Hilfsbetrieb beschädigt.

Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist unter einem Hilfsbetrieb ein Nebenaggregat eines Fahrzeugs zu verstehen, also eine Vorrichtung, welche nicht direkt eine Fortbewegung des Fahrzeugs bewirkt. Der zuvor erwähnte Hilfsbetrieb des Bord ^¬ netzes kann insbesondere ein sicherheitskritischer Hilfsbetrieb sein. Unter einem sicherheitskritischen Hilfsbetrieb ist ein Hilfsbetrieb zu verstehen, der für einen sicheren Be- trieb einer Komponente oder eines Untersystems des Fahrzeugs erforderlich ist. Beispielsweise kann der Hilfsbetrieb eine Vorrichtung sein, die für einen sicheren Betrieb einer elektrischen Bremse des Fahrzeugs benötigt wird. Vorteilhafterweise kann jeder der zuvor erwähnten Schalter des Bordnetzes einen geschlossenen Zustand und einen geöffne ^¬ ten Zustand annehmen.

Vorzugsweise besteht im geschlossenen Zustand des Schalters der ersten Hilfsbetriebversorgungsleitung über die erste

Hilfsbetriebversorgungsleitung eine elektrische Verbindung zwischen dem Hilfsbetrieb und der Sammelschiene, wohingegen im geöffneten Zustand dieses Schalters über die erste Hilfs- betriebversorgungsleitung keine elektrische Verbindung zwi- sehen der Sammelschiene und dem Hilfsbetrieb besteht.

Im geschlossenen Zustand des Schalters der zweiten

Hilfsbetriebversorgungsleitung besteht über die zweite Hilfsbetriebversorgungsleitung vorzugsweise eine elektrische Verbindung zwischen dem Hilfsbetrieb und der Energieeinspei- sungseinheit , wohingegen im geöffneten Zustand dieses Schal ^¬ ters über die zweite Hilfsbetriebversorgungsleitung keine elektrische Verbindung zwischen der Energieeinspeisungsein- heit und dem Hilfsbetrieb besteht.

In bevorzugter Weise besteht im geschlossenen Zustand des Schalters der Sammelschienenversorgungsleitung über die Sam- melschienenversorgungsleitung eine elektrische Verbindung zwischen der Energieeinspeisungseinheit und der Sammelschie ^¬ ne, wohingegen im geöffneten Zustand dieses Schalters über die Sammelschienenversorgungsleitung keine elektrische Verbindung zwischen der Sammelschiene und der Energieeinspei- sungseinheit besteht.

Die zweite Hilfsbetriebversorgungsleitung kann mit einem ihrer Enden unmittelbar an die Sammelschienenversorgungsleitung angeschlossen sein. Das heißt, die zweite Hilfsbetriebversor- gungsleitung kann über die Sammelschienenversorgungsleitung mit der Ausgangsseite der Energieeinspeisungseinheit verbun ^¬ den sein. Alternativ kann die zweite Hilfsbetriebversorgungs ^¬ leitung mit einem ihrer Enden unmittelbar an die Ausgangsseite der Energieeinspeisungseinheit angeschlossen sein.

In bevorzugter Weise ist die Sammelschiene eine Wechselstrom- Sammelschiene, insbesondere eine dreiphasige Wechselstrom- Sammelschiene . Die Energieeinspeisungseinheit kann zum Beispiel als Umrich ^¬ ter ausgebildet sein. Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist unter einem Umrichter eine Vorrichtung zu verstehen, welche dazu eingerichtet ist, elektrische Energie von einer Form in eine andere Form umzuwandeln, wobei die Umwandlung der Ener- gieform eine Umwandlung der Stromart (Umwandlung von Gleichstrom zu Wechselstrom oder Umwandlung von Wechselstrom zu Gleichstrom), eine Spannungsänderung und/oder eine Frequenzänderung umfassen kann. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Energieeinspeisungseinheit als Wechselrichter ausgebildet. In diesem Fall ist die Ausgangsseite der Energieeinspeisungsein- heit deren Wechselspannungsseite. Die Eingangsseite der Ener ^¬ gieeinspeisungseinheit ist dann entsprechend deren Gleich ^¬ spannungsseite .

Einer oder mehrere der zuvor erwähnten Schalter können elek- trisch betätigbar sein. Ferner kann mindestens einer der

Schalter als Schaltschütz, insbesondere als elektrisch betätigter Schaltschütz, ausgebildet sein. Besonders bevorzugt ist es, wenn jeder der zuvor erwähnten Schalter - also der Schalter der ersten Hilfsbetriebversorgungsleitung, der

Schalter der zweiten Hilfsbetriebversorgungsleitung und der Schalter der Sammelschienenversorgungsleitung - als Schaltschütz, insbesondere als elektrisch betätigter Schaltschütz, ausgebildet ist. Ferner kann das Bordnetz eine Messeinrichtung aufweisen. Die Messeinrichtung ist vorzugsweise dazu eingerichtet, einen Be ^¬ triebsparameter der Sammelschiene, insbesondere eine von der Sammelschiene geführte elektrische Spannung, zu messen. Darüber hinaus kann das Bordnetz eine Steuereinheit zum Betä ^¬ tigen eines oder mehrerer der zuvor erwähnten Schalter umfassen. Die Steuereinheit ist vorteilhafterweise mit der Mes ^¬ seinrichtung verbunden. In bevorzugter Weise ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, zu prüfen, ob der Betriebsparame- ter eine vorgegebene Bedingung erfüllt. Weiter kann die Steu ^¬ ereinheit dazu eingerichtet sein, ein Schaltsignal zum Betä ^¬ tigen mindestens eines der Schalter zu erzeugen, wenn der Betriebsparameter die Bedingung erfüllt. Die vorgegebene Bedingung kann zum Beispiel eine Relation zwischen der von der Messeinrichtung gemessenen Spannung, also deren Istwert, und einem Sollwert der Spannung sein. Beispielsweise kann die vorgegebene Bedingung dann erfüllt sein, wenn der Absolutbetrag der Differenz zwischen dem Istwert und dem Sollwert der Spannung größer ist als ein vorgegebener Maximalwert . Wenn der Betriebsparameter die vorgegebene Bedingung erfüllt, erzeugt die Steuereinheit vorteilhafterweise ein Schaltsignal zum Öffnen des Schalters der Sammelschienenversorgungslei- tung. Optional kann die Steuereinheit, wenn der Betriebspara ^¬ meter die vorgegebene Bedingung erfüllt, ein Schaltsignal zum Schließen des Schalters der zweiten Hilfsbetriebversorgungs ^¬ leitung und/oder ein Schaltsignal zum Öffnen des Schalters der ersten Hilfsbetriebversorgungsleitung erzeugen.

Die Steuereinheit kann insbesondere ein Bestandteil der Ener- gieeinspeisungseinheit sein. Alternativ kann die Steuereinheit ein zentrales Steuergerät sein. Grundsätzlich kann vorgesehen sein, dass einer oder mehrere der zuvor erwähnten Schalter sowohl durch eine Steuereinheit, die ein Bestandteil der Energieeinspeisungseinheit ist, als auch durch ein zent- rales Steuergerät des Bordnetzes steuerbar sind.

Darüber hinaus kann das Bordnetz mindestens eine weitere Energieeinspeisungseinheit zum Einspeisen elektrischer Energie in die Sammelschiene aufweisen. Außerdem kann das Bord- netz eine weitere Sammelschienenversorgungsleitung aufweisen, die an die Sammelschiene sowie an eine Ausgangsseite der wei ^¬ teren Energieeinspeisungseinheit angeschlossen ist. Es ist vorteilhaft, wenn die weitere Sammelschienenversorgungslei- tung ebenfalls einen Schalter aufweist.

Die weitere Energieeinspeisungseinheit kann insbesondere dazu genutzt werden, elektrische Energie in die Sammelschiene ein ^¬ zuspeisen, wenn ein Fehlerzustand der erstgenannten Energieeinspeisungseinheit vorliegt. Auf diese Weise kann bei Vor- liegen eines Fehlerzustands der erstgenannten Energieeinspei ^¬ sungseinheit die Versorgung des Hilfsbetriebs mit elektri ^¬ scher Energie sichergestellt werden. Ferner kann die weitere Energieeinspeisungseinheit dazu ge ^¬ nutzt werden, in einem fehlerfreien Zustand der erstgenannten Energieeinspeisungseinheit gemeinsam mit der erstgenannten Energieeinspeisungseinheit elektrische Energie in die Sammel- schiene einzuspeisen.

Die weitere Energieeinspeisungseinheit kann beispielsweise als Umrichter, insbesondere als Wechselrichter, ausgebildet sein. Ferner kann die weitere Energieeinspeisungseinheit ins- besondere baugleich zu der erstgenannten Energieeinspeisungs ^¬ einheit ausgebildet sein.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben des Bordnetzes ist der Schalter der Sammelschienenversorgungsleitung geschlossen. Von der Energieeinspeisungseinheit wird über die Sammelschienenversorgungsleitung elektrische Energie in die Sammelschiene eingespeist. Zudem wird der Hilfsbetrieb über eine der beiden Hilfsbetriebversorgungsleitungen mit elektrischer Energie versorgt. Erfindungsgemäß wird, falls ein Feh- lerzustand der Sammelschiene eintritt, der Schalter der Sam- melschienenversorgungsleitung geöffnet und der Hilfsbetrieb von der Energieeinspeisungseinheit über die zweite Hilfs- betriebversorgungsleitung unter Umgehung der Sammelschiene mit elektrischer Energie versorgt.

Der Fehlerzustand der Sammelschiene kann zum Beispiel ein Zu ^¬ stand sein, bei dem der Absolutbetrag der Differenz zwischen dem Istwert der von der Sammelschiene geführten Spannung und ihrem Sollwert größer ist als ein vorgegebener Maximalwert. Mit anderen Worten, der Fehlerzustand der Sammelschiene kann eintreten, wenn der Absolutbetrag der Differenz zwischen dem Istwert der von der Sammelschiene geführten Spannung und ihrem Sollwert den vorgegebenen Maximalwert überschreitet. Bei einer ersten Ausführungsvariante des Verfahrens ist vor ^¬ gesehen, dass vor Eintritt des Fehlerzustands der Sammel ^¬ schiene der Schalter der ersten Hilfsbetriebversorgungs- leitung geschlossen ist, der Schalter der zweiten Hilfsbetriebversorgungsleitung geöffnet ist und der Hilfsbetrieb über die erste Hilfsbetriebversorgungsleitung mit elektrischer Energie versorgt wird. In bevorzugter Weise wird bei dieser Ausführungsvariante, falls der Fehlerzustand der Sam- melschiene eintritt, der Schalter der ersten Hilfsbetrieb ^¬ versorgungsleitung geöffnet, wodurch der Hilfsbetrieb von der Sammelschiene elektrisch entkoppelt wird, und der Schalter der zweiten Hilfsbetriebversorgungsleitung geschlossen.

Bei einer zweiten Ausführungsvariante des Verfahrens ist vor ^¬ gesehen, dass der Hilfsbetrieb bereits vor Eintritt des Feh ^¬ lerzustands der Sammelschiene über die zweite Hilfsbetrieb ^¬ versorgungsleitung unter Umgehung der Sammelschiene mit elektrischer Energie versorgt wird. Vorzugsweise ist bei die ^¬ ser Ausführungsvariante vor Eintritt des Fehlerzustands der Sammelschiene der Schalter der ersten Hilfsbetriebversorgungsleitung geöffnet und dadurch der Hilfsbetrieb von der Sammelschiene elektrisch entkoppelt, wohingegen der Schalter der zweiten Hilfsbetriebversorgungsleitung geschlossen ist. Bei dieser Ausführungsvariante kann die Anzahl der Schaltvorgänge, die bei Eintreten des Fehlerzustands der Sammelschiene vorgenommen werden, um den Hilfsbetrieb von der Sammelschiene elektrisch zu entkoppeln und über die zweite Hilfsbetrieb ^¬ versorgungsleitung mit elektrischer Energie zu versorgen, besonders gering gehalten werden.

Vorteilhafterweise wird, falls ein Fehlerzustand der Energie- einspeisungseinheit eintritt, der Hilfsbetrieb durch Öffnen des Schalters der Sammelschienenversorgungsleitung und - so- fern der Schalter der zweiten Hilfsbetriebversorgungsleitung nicht bereits geöffnet ist - durch Öffnen des Schalters der zweiten Hilfsbetriebversorgungsleitung von der Energieein- speisungseinheit elektrisch entkoppelt. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn der Schalter der ersten Hilfsbetriebsver- sorgungsleitung geschlossen wird, damit der Hilfsbetrieb aus der Sammelschiene mit elektrischer Energie versorgt werden kann . Wie eingangs erwähnt, betrifft die Erfindung unter anderem ein Schienenfahrzeug.

Das erfindungsgemäße Schienenfahrzeug ist mit dem erfindungs- gemäßen Bordnetz ausgestattet.

Vorteilhafterweise umfasst das Schienenfahrzeug einen Zwi ^¬ schenkreis zum Versorgen der erstgenannten Energieeinspei- sungseinheit mit elektrischer Energie. Der Zwischenkreis kann ein Bestandteil einer Traktionsausrüstung des Schienenfahrzeugs sein. Vorzugsweise ist der Zwischenkreis ein Gleich ^¬ spannungszwischenkreis. Weiter ist es bevorzugt, wenn der Zwischenkreis an eine Eingangsseite der erstgenannten Ener- gieeinspeisungseinheit angeschlossen ist.

Um eine Versorgung der zuvor erwähnten weiteren Energieein- speisungseinheit des Bordnetzes mit elektrischer Energie zu ermöglichen, ist die weitere Energieeinspeisungseinheit , ins ^¬ besondere an deren Eingangsseite, vorzugsweise an besagten Zwischenkreis oder an einen anderen Zwischenkreis des Schie ^¬ nenfahrzeugs angeschlossen.

Das Schienenfahrzeug umfasst vorteilhafterweise ein Bremssys ^¬ tem zum Bremsen des Schienenfahrzeugs. Das Bremssystem kann mit einem Bremswiderstand ausgestattet sein. Ferner kann das Bremssystem einen als Generator betreibbaren elektrischen Fahrmotor und einen an den Fahrmotor angeschlossenen Motorumrichter (auch Traktionsstromrichter oder Traktionsumrichter genannt) umfassen.

Der zuvor erwähnte Hilfsbetrieb des Bordnetzes kann bei ^¬ spielsweise eine Kühleinrichtung zum Kühlen einer Komponente des Bremssystems sein. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Hilfsbetrieb eine Kühleinrichtung, ins- besondere ein Lüfter, zum Kühlen des Bremswiderstands. In ei ^¬ ner anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Hilfsbetrieb eine Kühleinrichtung, insbesondere eine Kühlmit ^¬ telförderpumpe, zum Kühlen des Motorumrichters. Das Bordnetz kann zusätzlich zu dem zuvor erwähnten Hilfsbetrieb mindestens einen weiteren Hilfsbetrieb aufweisen, bei welchem es sich insbesondere um einen sicherheitskritischen Hilfsbetrieb handeln kann. Der weitere Hilfsbetrieb kann an die beiden zuvor erwähnten Hilfsbetriebversorgungsleitungen angeschlossen sein. Insbesondere kann der weitere Hilfsbe ^¬ trieb parallel zu dem erstgenannten Hilfsbetrieb geschaltet sein .

Bei der Ausführungsform, bei der das Bordnetz zusätzlich zu dem erstgenannten Hilfsbetrieb mindestens einen weiteren Hilfsbetrieb aufweist, kann einer der Hilfsbetriebe eine Kühleinrichtung, insbesondere ein Lüfter, zum Kühlen des Bremswiderstands des Bremssystems sein, während ein anderer der Hilfsbetriebe eine Kühleinrichtung, insbesondere eine Kühlmittelförderpumpe, zum Kühlen des Motorumrichters sein kann . Ferner kann das Bordnetz mindestens einen zusätzlichen Hilfsbetrieb aufweisen, der mittels einer zusätzlichen Hilfsbe- triebversorgungsleitung des Bordnetzes an die Sammelschiene angeschlossen sein kann. Die bisher gegebene Beschreibung vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung enthält zahlreiche Merkmale, die in den einzelnen abhängigen Patentansprüchen teilweise zu mehreren zusammengefasst wiedergegeben sind. Diese Merkmale können je ^¬ doch auch einzeln betrachtet und zu sinnvollen weiteren Kom- binationen zusammengefasst werden. Insbesondere sind diese

Merkmale jeweils einzeln und in beliebiger geeigneter Kombination mit dem erfindungsgemäßen Bordnetz, dem erfindungsgemäßen Verfahren und dem erfindungsgemäßen Schienenfahrzeug kombinierbar. Ferner können Verfahrensmerkmale auch als Ei- genschaft der entsprechenden Vorrichtungseinheit gesehen wer ^¬ den . Auch wenn in der Beschreibung bzw. in den Patentansprüchen einige Begriffe jeweils im Singular oder in Verbindung mit einem Zahlwort verwendet werden, soll der Umfang der Erfindung für diese Begriffe nicht auf den Singular oder das je- weilige Zahlwort eingeschränkt sein.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusam- menhang mit der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, das im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert wird. Das Ausführungsbeispiel dient der Erläu ^¬ terung der Erfindung und beschränkt die Erfindung nicht auf die darin angegebenen Kombinationen von Merkmalen, auch nicht in Bezug auf funktionale Merkmale. Außerdem können dazu ge ^¬ eignete Merkmale des Ausführungsbeispiels auch explizit iso ^¬ liert betrachtet und mit einem beliebigen der Ansprüche kom ^¬ biniert werden. Werden in verschiedenen Figuren die gleichen Bezugszeichen verwendet, so bezeichnen diese im Wesentlichen gleiche oder einander entsprechende Elemente.

Es zeigen:

FIG 1 einen angetriebenen sowie einen nicht angetriebenen

Wagen eines Schienenfahrzeugs mit einem Bordnetz;

FIG 2 eine vergrößerte Darstellung eines Teils des Bord- netzes aus FIG 1.

FIG 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Schienenfahr ^¬ zeugs 2, bei dem es sich beispielsweise um einen Hochge ^¬ schwindigkeitszug handeln kann. Exemplarisch sind in FIG 1 ein Triebwagen 4 sowie ein Beiwagen 6 des Schienenfahrzeugs 2 abgebildet. Zusätzlich zu den beiden abgebildeten Wagen 4, 6 kann das Schienenfahrzeug 2 weitere figürlich nicht darge- stellte Wagen aufweisen, welche jeweils mit oder ohne eigenen Antrieb ausgeführt sein können.

Der Triebwagen 4 ist mit einem Stromabnehmer 8 und Transfor- mator 9 ausgestattet, wobei der Transformator 9 mit seiner Primärwicklung an den Stromabnehmer 8 angeschlossenen ist. Zudem umfasst der Triebwagen 4 mehrere elektrische Fahrmoto ^¬ ren 10 zum Antreiben des Schienenfahrzeugs 2, wobei die Fahr ^¬ motoren 10 jeweils als Generator betrieben werden können.

Ferner ist das Schienenfahrzeug 2 mit einem Bordnetz 12 sowie einem ersten Zwischenkreis 14a und einem zweiten Zwischenkreis 14b ausgestattet. Zudem umfasst das Schienenfahrzeug 2 einen mit einer Sekundärwicklung des Transformators 9 sowie mit dem ersten Zwischenkreis 14a verbundenen ersten Eingangs ^¬ umrichter 16a zum Einspeisen elektrischer Energie in den ersten Zwischenkreis 14a. Des Weiteren umfasst das Schienenfahr ^¬ zeug 2 einen mit einer anderen Sekundärwicklung des Transformators 9 sowie mit dem zweiten Zwischenkreis 14b verbundenen zweiten Eingangsumrichter 16b zum Einspeisen elektrischer Energie in den zweiten Zwischenkreis 14b.

Weiterhin umfasst das Schienenfahrzeug 2 mehrere Motorumrich ^¬ ter 18, über welche die zuvor genannten Fahrmotoren 10 mit elektrischer Energie versorgt werden, wobei im vorliegenden Ausführungsbeispiel für jeden der Fahrmotoren 10 ein eigener Motorumrichter 18 vorgesehen ist. Die Motorumrichter 18 sind jeweils an einen der Zwischenkreise 14a, 14b des Schienen ^¬ fahrzeugs 2 angeschlossen.

Das Bordnetz 12 weist ferner eine Zugsammeischiene 20 auf, welche die einzelnen Wagen 4, 6 des Schienenfahrzeugs 2 elektrisch miteinander verbindet. Darüber hinaus umfasst das Bordnetz 12 eine erste Energieeinspeisungseinheit 22a zum Einspeisen elektrischer Energie in die Zugsammeischiene 20 sowie eine zweite Energieeinspeisungseinheit 22b zum Einspei ^¬ sen elektrischer Energie in die Zugsammeischiene 20. Die ers ^¬ te Energieeinspeisungseinheit 22a ist an den ersten Zwischen- kreis 14a angeschlossen und wird über diesen Zwischenkreis 14a mit elektrischer Energie versorgt. Die zweite Energieein- speisungseinheit 22b ist an den Zwischenkreis 14 angeschlos ^¬ sen und wird über den zweiten Zwischenkreis 14b mit elektri- scher Energie versorgt.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die beiden Energie- einspeisungseinheiten 22a, 22b jeweils als Wechselrichter ausgebildet. Bei den zuvor genannten Zwischenkreisen 14a, 14b handelt es sich jeweils um einen Gleichspannungszwischenkreis und bei der Zugsammeischiene 20 handelt es sich um eine drei ^¬ phasige Wechselstromsammelschiene .

Weiterhin umfasst das Bordnetz 12 eine erste Sammelschienen- versorgungsleitung 24a, über welche die erste Energieeinspei- sungseinheit 22a mit der Zugsammeischiene 20 verbunden ist, sowie eine zweite Sammelschienenversorgungsleitung 24b, über welche die zweite Energieeinspeisungseinheit 22b mit der Zug- sammelschiene 20 verbunden ist.

Darüber hinaus umfasst das Bordnetz 12 mehrere sicherheits ^¬ kritische Hilfsbetriebe 26a, von denen in FIG 1 exemplarisch zwei dargestellt sind, sowie mehrere nicht sicherheitskriti ^¬ sche Hilfsbetriebe 26b. Die sicherheitskritischen Hilfsbe ^¬ triebe 26a sind über eine erste Hilfsbetriebversorgungs- leitung 28a des Bordnetzes 12 mit der Zugsammeischiene 20 verbunden. Über eine zweite Hilfsbetriebversorgungsleitung 28b des Bordnetzes 12 sind die sicherheitskritischen Hilfsbe ^¬ triebe 26a mit der ersten Energieeinspeisungseinheit 22a ver ^¬ bunden. Die nicht sicherheitskritischen Hilfsbetriebe 26b sind jeweils über eine weitere Hilfsbetriebversorgungsleitung 28c mit der Zugsammeischiene 20 verbunden.

Sowohl bei den beiden zuvor erwähnten Sammelschienenversor- gungsleitungen 24a, 24b als auch bei den zuvor erwähnten Hilfsbetriebversorgungsleitungen 28a, 28b, 28c handelt es sich um dreiphasige Leitungen. Des Weiteren umfasst das Bordnetz 12 eine Messeinrichtung 30, welche dazu eingerichtet ist, eine von der Zugsammeischiene 20 geführte elektrische Spannung zu messen. Außerdem ist das Schienenfahrzeug 2 mit einem Bremssystem 32 zum Bremsen des Schienenfahrzeugs 2 ausgestattet. Das Brems ^¬ system 32 umfasst mehrere mit den Fahrmotoren 10 verbundene Bremswiderstände 34, von denen in FIG 1 exemplarisch einer dargestellt ist. Vorzugsweise sind die Bremswiderstände des Bremssystems 32 auf dem Dach des Schienenfahrzeugs 2 angeord ^¬ net. (In FIG 1 ist der dargestellte Bremswiderstand 34 ledig ^¬ lich einer besseren Darstellbarkeit halber im Inneren des Schienenfahrzeugs 2 positioniert.) Ferner sind die zuvor er ^¬ wähnten Fahrmotoren 10 (in ihrer Funktion als elektromotori- sehe Bremse) jeweils ein Element des Bremssystems 32.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist einer der sicherheitskritischen Hilfsbetriebe 26a ein Lüfter 36 zum Kühlen eines Bremswiderstands 34 des Bremssystems 32, wohingegen ein anderer der sicherheitskritischen Hilfsbetriebe 26a eine

Kühlmittelförderpumpe 38 zum Kühlen eines oder mehrerer Mo ^¬ torumrichter 18 des Schienenfahrzeugs 2 ist.

FIG 2 zeigt eine vergrößerte Darstellung eines Teils des Bordnetzes 12 aus FIG 1.

In FIG 2 ist bei der jeweiligen Energieeinspeisungseinheit 22a, 22b deren Eingangsseite 40 sowie deren Ausgangsseite 42 dargestellt. An ihrer Eingangsseite 40 ist die erste Energie- einspeisungseinheit 22a an den ersten Zwischenkreis 14a ange ^¬ schlossen, während die zweite Energieeinspeisungseinheit 22b an ihrer Eingangsseite 40 an den zweiten Zwischenkreis 14b angeschlossen ist (vgl. FIG 1) . Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Eingangsseite 40 der jeweiligen Energieein- speisungseinheit 22a, 22b ihre Gleichspannungsseite, wohinge ^¬ gen die Ausgangsseite 42 der jeweiligen Energieeinspeisungs ^¬ einheit 22a, 22b ihre Wechselspannungsseite ist. Die erste Sammelschienenversorgungsleitung 24a ist mit einem ihrer beiden Enden an die Ausgangsseite 42 der ersten Ener- gieeinspeisungseinheit 22a und mit dem anderen ihrer beiden Enden an die Zugsammeischiene 20 angeschlossen. Entsprechend ist die zweite Sammelschienenversorgungsleitung 24b mit einem ihrer beiden Enden an die Ausgangsseite 42 der zweiten Ener- gieeinspeisungseinheit 22b und mit dem anderen ihrer beiden Enden an die Zugsammeischiene 20 angeschlossen. Weiter ist aus FIG 2 ersichtlich, dass die erste Hilfsbe- triebversorgungsleitung 28a, die zweite Hilfsbetriebversorgungsleitung 28b, die erste Sammelschienenversorgungsleitung 24a und die zweite Sammelschienenversorgungsleitung 24b jeweils einen Schalter 44 aufweisen. Im vorliegenden Ausfüh- rungsbeispiel handelt es sich bei diesen Schaltern 44 um elektrisch betätigbare Schaltschütze.

Ist der Schalter 44 der jeweiligen Leitung 24a, 24b, 28a, 28b geschlossen, kann über die jeweilige Leitung 24a, 24b, 28a, 28b elektrische Energie transportiert werden. Ist der Schal ^¬ ter 44 der jeweiligen Leitung 24a, 24b, 28a, 28b hingegen geöffnet, kann über die jeweilige Leitung 24a, 24b, 28a, 28b keine elektrische Energie transportiert werden. Die zweite Hilfsbetriebversorgungsleitung 28b ist eine

Bypassleitung zur Versorgung der sicherheitskritischen Hilfsbetriebe 26a mit elektrischer Energie unter Umgehung der Zug- sammelschiene 20. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die zweite Hilfsbetriebversorgungsleitung 28b mit einem ihrer beiden Enden unmittelbar an die erste Sammelschienenversor- gungsleitung 24a angeschlossen. Alternativ kann die zweite Hilfsbetriebversorgungsleitung 28b mit diesem Ende unmittelbar an die Ausgangsseite 42 der ersten Energieerzeugungseinheit 22a angeschlossen sein.

Des Weiteren weisen die Energieeinspeisungseinheiten 22a, 22b eine Steuereinheit 46 auf, beispielsweise in Form eines Mik- rocontrollers . Die Steuereinheit 46 der ersten Energieein- Speisungseinheit 22a ist dazu eingerichtet, den Schalter 44 der ersten Sammelschienenversorgungsleitung 24a, den Schalter 44 der ersten Hilfsbetriebversorgungsleitung 28a sowie den Schalter 44 der zweiten Hilfsbetriebversorgungsleitung 28b zu betätigen. Die Steuereinheit 46 der zweiten Energieeinspei- sungseinheit 22b ist dazu eingerichtet, den Schalter 44 der zweiten Sammelschienenversorgungsleitung 24b zu betätigen. Zudem sind besagte Schalter 44 von einem figürlich nicht dargestellten zentralen Steuergerät des Schienenfahrzeugs 2 (auch Zugsteuergerät genannt) betätigbar. Mithilfe des zent ^¬ ralen Steuergeräts kann einer der Schalter 44 insbesondere dann betätigt werden, wenn ein Fehlerzustand der jeweils zu ^¬ gehörigen Energieeinspeisungseinheit 22a, 22b vorliegt. Al ^¬ ternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass im Falle eines Fehlerzustands einer der Energieeinspeisungseinheiten 22a, 22b diejenigen Schalter 44, die dieser Energieeinspeisungseinheit 22a, 22b zugeordnet sind, jeweils eine definier ^¬ te Schaltstellung annehmen.

Besagte Messeinrichtung 30 ist mit dem zentralen Steuergerät des Schienenfahrtzeugs 2 sowie mit den Steuereinheiten 46 der Energieeinspeisungseinheiten 22a, 22b verbunden. Die Messeinrichtung 30 misst die von der Zugsammeischiene 20 geführte elektrische Spannung und übermittelt die gemessene Spannung an das zentrale Steuergerät des Schienenfahrtzeugs 2 sowie an die Steuereinheiten 46 der Energieeinspeisungseinheiten 22a, 22b. Die Steuereinheiten 46 der Energieeinspeisungseinheiten 22a, 22b und das zentrale Steuergerät des Schienenfahrtzeugs 2 überprüfen jeweils, ob die von der Messeinrichtung 30 gemessene Spannung innerhalb eines vorgegebenen Spannungsintervalls liegt.

Falls die erste Energieeinspeisungseinheit 22a fehlerfrei funktioniert und die von der Messeinrichtung 30 gemessene Spannung innerhalb des vorgegebenen Spannungsintervalls liegt, wird das Bordnetz 12 im „Normalmodus" betrieben. Dabei wird von der ersten Energieeinspeisungseinheit 22a elektri ^¬ sche Energie in die Zugsammeischiene 20 eingespeist, wobei -

der Schalter 44 der ersten Sammelschienenversorgungsleitung 24a geschlossen ist. Zudem beziehen in diesem Betriebsmodus die sicherheitskritischen Hilfsbetriebe 26a elektrische Ener ^¬ gie entweder über die Zugsammeischiene 20 oder über die zwei- te Hilfsbetriebversorgungsleitung 28b. Im ersten Fall ist der Schalter 44 der ersten Hilfsbetriebversorgungsleitung 28a geschlossen und der Schalter 44 der zweiten Hilfsbetriebversorgungsleitung 28b geöffnet, wohingegen im zweiten Fall der Schalter 44 der ersten Hilfsbetriebversorgungsleitung 28a ge- öffnet und der Schalter 44 der zweiten Hilfsbetriebversorgungsleitung 28b geschlossen ist.

Wenn die erste Energieeinspeisungseinheit 22a fehlerfrei funktioniert, jedoch die von der Messeinrichtung 30 gemessene Spannung außerhalb des vorgegebenen Spannungsintervalls liegt, wird das Bordnetz 12 im „Inselnetzmodus" betrieben. Hierzu wird durch die Steuereinheit 46 der ersten Energieein ^¬ speisungseinheit 22a die Stellung der Schalter 44 so einge ^¬ stellt, dass der Schalter 44 der ersten Sammelschienenversor- gungsleitung 24a geöffnet ist, der Schalter 44 der ersten Hilfsbetriebversorgungsleitung 28a geöffnet und der Schalter 44 der zweiten Hilfsbetriebversorgungsleitung 28b geschlossen ist. Bei diesen Schalterstellungen sind die sicherheitskriti ^¬ schen Hilfsbetriebe 26a sowie die erste Energieeinspeisungs ^¬ einheit 22a von der Zugsammeischiene 20 elektrisch entkop ^¬ pelt. Die sicherheitskritischen Hilfsbetriebe 26a beziehen in diesem Betriebsmodus elektrische Energie über die zweite Hilfsbetriebversorgungsleitung 28b. Zusätzlich kann eine Sicherheitsmaßnahme erfolgen, wie zum Beispiel eine Abbrem- sung des Schienenfahrzeugs 2 (ggf. bis zu dessen Stillstand) .

Ist der Leistungsbedarf der sicherheitskritischen Hilfsbetriebe 26a bekannt, ist im Inselnetzmodus ein zuverlässiges Lastmanagement des Bordnetzes 12 möglich, sodass die sicher- heitskritischen Hilfsbetriebe 26a jeweils mit ausreichender Genauigkeit mit einer vorbestimmten elektrischen Leistung versorgt werden können. Falls die von der Messeinrichtung 30 gemessene Spannung innerhalb des vorgegebenen Spannungsintervalls liegt und ein Fehlerzustand der ersten Energieeinspeisungseinheit 22a, zum Beispiel in Form eines technischen Defekts der ersten Ener- gieeinspeisungseinheit 22a, eintritt, wird das Bordnetz 12 im „Sammelschienenmodus" betrieben. Hierzu wird durch das zent ^¬ rale Steuergerät des Schienenfahrzeugs 2 die Stellung der Schalter 44 so eingestellt, dass der Schalter 44 der ersten Sammelschienenversorgungsleitung 24a geöffnet ist, der Schal- ter 44 der ersten Hilfsbetriebversorgungsleitung 28a geschlossen und der Schalter 44 der zweiten

Hilfsbetriebversorgungsleitung 28b geöffnet ist. Bei diesen Schalterstellungen ist die erste Energieeinspeisungseinheit 22a von der Zugsammeischiene 20 elektrisch entkoppelt, wohin- gegen die sicherheitskritischen Hilfsbetriebe 26a an die Zug- sammelschiene 20 elektrisch gekoppelt sind. In diesem Be ^¬ triebsmodus beziehen die sicherheitskritischen Hilfsbetriebe 26a elektrische Energie über die Zugsammeischiene 20, in die von der zweiten Energieeinspeisungseinheit 22b elektrische Energie eingespeist wird. Zusätzlich kann eine Sicherheits ^¬ maßnahme erfolgen, wie zum Beispiel eine Abbremsung des

Schienenfahrzeugs 2 (ggf. bis zu dessen Stillstand) .

Es kann vorgesehen sein, dass die zweite Energieeinspeisungs- einheit 22b auch dann Energie in die Zugsammeischiene 20 ein ^¬ speist, wenn die erste Energieeinspeisungseinheit 22a fehler ^¬ frei funktioniert und das Bordnetz 12 im „Normalmodus" oder im „Inselnetzmodus" betrieben wird. Wenn sowohl die von der Messeinrichtung 30 gemessene Spannung außerhalb des vorgegebenen Spannungsintervalls liegt als auch ein Fehlerzustand der ersten Energieeinspeisungseinheit 22a, zum Beispiel in Form eines technischen Defekts der ersten Energieeinspeisungseinheit 22a, vorliegt, wird jeder der zu- vor erwähnten Schalter 44 geöffnet, wodurch die sicherheitskritischen Hilfsbetriebe 26a von der ersten Energieeinspei ^¬ sungseinheit 22a elektrisch entkoppelt werden und die erste Energieeinspeisungseinheit 22a sowie die sicherheitskriti- sehen Hilfsbetriebe 26a von der Zugsammeischiene 20 elek ^¬ trisch entkoppelt werden. Zudem wird eine Schnellbremsung eingeleitet, vorzugsweise mittels einer Reibungsbremse des Schienenfahrzeugs 2 und ggf. mithilfe derjenigen elektrischen Bremsen des Schienenfahrzeugs 2, deren Hilfsbetriebe mit ei ^¬ ner nicht defekten Energieeinspeisungseinheit des Bordnetzes 12 elektrisch verbunden sind.

Ferner kann vorgesehen sein, dass eine Betätigung der Schalter 44 in der oben beschriebenen Weise nur dann möglich ist, wenn von einem Fahrzeugführer zuvor eine entsprechende Freigabe erteilt wurde, beispielsweise über ein Bedienelement ei ^¬ nes Führerstands des Schienenfahrzeugs 2.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch das offenbarte Beispiel einge ^¬ schränkt und andere Variationen können hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.