Fahrzeug zur Personenbeförderung mit Druckschutzeinrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Fahrzeug zur Personenbeförderung nach dem Oberbegri f f von Anspruch 1 .

Danach ist ein Fahrzeug zur Personenbeförderung bekannt , mit wenigstens einer Luftöf fnung, die eine Umgebung des Fahrzeugs , die einen Außendruck aufweist , mit einem zur Aufnahme von Personen vorgesehenen Innenraum des Fahrzeugs , der einen Innendruck aufweist , verbindet , wenigstens einer Druckschutzklappe zum Öf fnen oder Verschließen der Luftöf fnung und einer Druckschutzeinrichtung zum Steuern der wenigstens einen Druckschutzklappe , wobei die Druckschutzeinrichtung eine Messvorrichtung zum Erfassen einer Druckdi f ferenz zwischen dem an einem Außendruck-Anschluss der Messvorrichtung anliegenden Außendruck und dem an einem Innendruck-Anschluss der Messvorrichtung anliegenden Innendruck sowie eine Druckauswerteeinrichtung zur Überwachung der von der Messvorrichtung gelieferten Druckdi f ferenzwerte aufweist , wobei die Druckauswerteeinrichtung derart ausgebildet ist , dass sie , wenn die Druckdi f ferenz einen vorgegebenen Schließen-Schwellwert erreicht , ein Schließen und, wenn die Druckdi f ferenz einen vorgegebenen Öf fnen-Schwellwert erreicht , ein Öf fnen der wenigstens einen Druckschutzklappe auslöst .

Aus der DE 102 33 517 Al ist ein Belüftungssystem mit Druckschutzsystem für einen Innenraum eines Fahrzeuges bekannt , bei dem der Luftaustausch mit dem Außenraum auch bei Auftreten von Druckstößen oder Druckwellen an der Außenhaut des Fahrzeuges realisiert werden kann .

Fahrzeuge , die hohen Druckschwankungen ausgesetzt sind, wie beispielsweise in Tunnel einfahrende Schienenfahrzeuge , sind häufig mit einer Druckschutzeinrichtung ausgestattet , um den Druckkomfort im für Fahrgäste vorgesehenen Innenraum des Fahrzeugs zu verbessern . Eine solche Druckschutzeinrichtung arbeitet typischer Weise passiv und umfasst eine Druckauswerteeinheit sowie verschiedene Druckschutzklappen beispielsweise an vorgesehenen Frischluft- und/oder Fortluftöf fnungen des Schienenfahrzeugs .

Die Druckschutzeinrichtung detektiert kritische Druckereignisse , wie beispielsweise das Einfahren eines Schienenfahrzeugs mit hoher Geschwindigkeit in einen ( engen) Tunnel , und löst durch ein geeignetes Signal ein Schließen der Druckschut zklappen und damit der zugeordneten Luftöf fnungen aus . Dadurch wird verhindert , dass aufgrund des vorübergehend in der Umgebung des Fahrzeugs herrschenden hohen Außendrucks durch die Luftöf fnungen, welche die Umgebung des Fahrzeugs mit dem Innenraum des Fahrzeugs verbinden, stoßweise Luft in den Innenraum gedrückt wird .

Sobald das kritische Druckereignis nicht mehr vorliegt , beispielsweise nach Verlassen eines Tunnels , müssen die Druckschut zklappen j edoch wieder geöf fnet werden, um insbesondere eine zulässige C02-Konzentration im Innenraum des Fahrzeugs nicht zu überschreiten . Das Öf fnen der Druckschutzklappen wird ebenfalls mit Hil fe der Druckschutzeinrichtung bewerkstelligt , und zwar durch geeignete Überwachung der von der Messvorrichtung für die Druckdi f ferenz gelieferten Druckdi fferenzwerte . Ein in der Druckauswerteeinheit hinterlegter Regelalgorithmus wertet die gemessenen Druckdi f ferenzwerte aus und bewirkt nach Vorliegen der für ein Öf fnen der Druckschut zklappen notwendigen Randbedingungen das Öf fnen der Druckschutzklappen und damit der diesen zugeordneten Luftöf fnungen .

Bei der bekannten Druckschutzeinrichtung besteht das Problem, im geöf fneten Zustand der Druckschutzklappen eine ausreichende Druckdi f ferenz zwischen Außen- und Innendruck zu messen, um eine Detektion eines kritischen Druckereignisses aus zulösen, ohne dabei die Detektion des Wiederöf fnens der Druckschut zklappen negativ zu beeinflussen . Dies führt dazu, dass die Druckschutzeinrichtung entweder gar nicht , zu spät oder zu oft ( z . B . auch bei Begegnungen von Schienenfahrzeugen auf of fener Strecke ) auslöst . Wird die Druckschutzeinrichtung dahingehend optimiert , dass die Detektion des Schließens der Druckschutzklappen gut funktioniert , entstehen oftmals Probleme beim Wiederöf fnen der Druckschutzklappen, so dass es häufig zu einer zwanghaften Öf fnung der Druckschutzklappen für Frischluftöf fnungen wegen zu hoher C02-Konzentration im Innenraum des Fahrzeugs führt . Dies verschlechtert dann den Druckkomfort im Innenraum des Fahrzeugs erheblich .

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde , das Fahrzeug der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass kritische Druckereignisse besser abgebildet werden können, so dass es zu einer deutlichen Reduktion von Fehlauslösungen für das Schließen der Druckschutzklappen kommt , ohne dass dabei das Wiederöf fnen der Druckschutzklappen erheblich negativ beeinflusst wird .

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs beschriebenen Fahrzeug gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 .

Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Druckschutzeinrichtung derart ausgebildet ist , dass in dem Fall , wenn die wenigstens eine Druckschutzklappe geöf fnet ist , an der Messvorrichtung die Druckdi f ferenz aus dem Außendruck und einem von einer Referenzvorrichtung bereit gestellten Referenz- Innendruck gebildet wird . Dabei bildet die Referenzvorrichtung das Innendruckverhalten des Fahrzeugs bei geschlossener Druckschutzklappe nach .

Im Ergebnis wird somit bei geöf fneter Druckschutzklappe die Druckdi f ferenz nicht aus dem Außendruck und dem realen Innendruck im Innenraum des Fahrzeugs gebildet . Vielmehr ergibt sich die Druckdi f ferenz aus dem Außendruck und einem von einer Referenzvorrichtung bereitgestellten Referenz- Innendruck . Dabei bildet die Referenzvorrichtung das Innendruckverhalten des Fahrzeugs bei geschlossenen Druckschutzklappen nach . Dies verschaf ft den Vorteil , dass an der Messvorrichtung im Ver- gleich zum Stand der Technik viel höhere Druckdi f ferenzen im noch geöf fneten Zustand der Druckschutzklappe gemessen werden können . Dies wiederum hat zur Folge , dass sich der Regelago- rithmus der Druckauswerteeinrichtung besser j ustieren lässt und Fehldetektionen von kritischen Druckereignissen weitgehend vermieden werden können . Zudem lässt sich im Vergleich zum Stand der Technik der Druckkomfort im Fahrzeuginnenraum erheblich verbessern, und zwar bei gleichzeitig hoher Luftqualität (niedrige C02-Konzentrationen) .

Bevorzugt kann die Referenzvorrichtung zur Nachbildung des Innendrucks einen äußeren Luftanschluss , der mit der Umgebung des Fahrzeugs in Verbindung steht , einen Luftbehälter zur Nachbildung des Innenraums des Fahrzeugs und ein Drosselventil zur Nachbildung einer Leckage des Innenraums umfassen, wobei eine Seite des Luftbehälters über das Drosselventil mit dem äußeren Anschluss und die andere Seite des Luftbehälters mit dem Innendruck-Anschluss der Messvorrichtung strömungstechnisch verbunden ist . Ein wesentlicher Aspekt für die Nachbildung der Druckverhältnisse im Innenraum des Fahrzeugs ist dabei die Nachbildung der Leckage des Innenraums . Das dazu eingesetzte Drosselventil kann bevorzugt einstellbar sein, um die Leckage des Innenraums möglichst realistisch abzubilden .

Bevorzugt ist das Drosselventil als in seiner ef fektiven Länge und/oder seinem ef fektiven Durchmesser einstellbare Kapillare ausgebildet . Ein Verändern der ef fektiven Länge der Kapillare und damit Vergrößern ihres Strömungswiderstands kann somit verschiedene Leckage-Werte für den Innenraum des Fahrzeugs abbilden .

Zur Vermeidung von Verschmutzungen aus der Umgebung des Fahrzeugs kann zwischen dem Drosselventil und dem äußeren Luftanschluss ein Filter vorgesehen sein .

Bevorzugt ist die Kapillare sowohl in ihrem Innendurchmesser als auch in ihrer Länge einstellbar, um eine gewünschte Dich- tigkeit zu erreichen bzw . eine realistische Leckage des Innenraums des Fahrzeugs nachzubilden . Vorzugsweise ist ein Innendurchmesser von 0 , 13 - 0 , 75 mm bei einer Gesamtlänge von 2 - 30 cm zu wählen .

Der Einsatz einer Kapillaren für das Drosselventil hat den Vorteil , dass eine definierte Leckage-Fläche sehr klein gewählt werden kann, um typische sog . „Tau-Werte" ( Druckdichtigkeit ) von im Wesentlichen druckdichten Schienenfahrzeugen zu erreichen . Dabei ist zu beachten, dass die Größe der Leckage-Fläche abhängig ist von der Größe des Luftbehälters . Dieser ist in seiner Größe durch die eher beengten Platzverhältnisse beispielsweise in einem Schienenfahrzeug begrenzt .

Zur Umsetzung der Funktion des Wiederöf fnens der wenigstens einen Druckschutzklappe wird bevorzugt nicht auf die Referenzvorrichtung zurückgegri f fen, die bei geöf fneter Druckschutzklappe zum Einsatz kommt , um einen nachgebildeten Wert für den Innendruck des Fahrzeugs bereitzustellen . Würde auch bei geschlossener Druckschutzklappe auf die Referenzvorrichtung abgestellt , hätte man das Problem, dass ein Ausgleich des Innendrucks bei geschlossener Druckschutzklappe nicht mehr stattfinden könnte . Dadurch wird eine zutref fende Detektion für das Wiederöf fnen der Druckschutzklappe verhindert .

Daher ist es bevorzugt , dass der Innendruck-Anschluss der Messvorrichtung über ein schaltbares Magnetventil mit dem Innenraum des Fahrzeugs verbunden ist und die Druckauswerteeinrichtung derart ausgebildet ist , dass sie , wenn die wenigstens eine Druckschutzklappe geschlossen ist , das Magnetventil öf fnet , so dass an der Messvorrichtung die Druckdi f ferenz aus dem Außendruck und dem tatsächlichen Innendruck im Innenraum des Fahrzeugs gebildet wird .

Zur Verbesserung der akustischen Eigenschaften der Druckschutzvorrichtung ist es von Vorteil , wenn zwischen dem Magnetventil und dem Innenraum des Fahrzeugs ein Schalldämpfer angeordnet ist . Mit dem Begri f f „Luftöf fnung" im Sinne dieser Beschreibung ist j egliche Öf fnung gemeint , welche eine Umgebung des Fahrzeugs mit einem Innenraum des Fahrzeugs strömungstechnisch verbindet . Insofern kann es sich bei der Luftöf fnung beispielsweise um eine Frischluftöf fnung handeln, über die Frischluft für eine Klimaanlage eines Fahrzeugs angesaugt wird . Gleichermaßen ist es möglich, dass es sich bei der Luftöf fnung um eine Fortluftöf fnung handelt , über die Fortluft aus dem Innenraum des Fahrzeugs an die Umgebung des Fahrzeugs abgeführt wird .

Bevorzugt sind bei dem Fahrzeug mehrere , j eweils verschiedenen Luftöf fnungen des Fahrzeugs zugeordnete Druckschutzklappen vorgesehen, die gemeinsam über eine Steuerleitung von der Druckschutzeinrichtung gesteuert sind . Beispielsweise kann bei dem Fahrzeug für die rechte und für die linke Fahrzeugseite j eweils eine Außendruckmessung vorgenommen werden, wobei j ede Fahrzeugseite mit einer Druckschutzeinrichtung der oben beschriebenen Art ausgestattet ist .

Demgegenüber ist es auch möglich, dass j eder Luftöf fnung eine einzelne Druckschutzeinrichtung zugeordnet ist .

Die Druckschutzeinrichtung lässt sich unabhängig von im Markt verfügbaren Frisch- und Fortluftanlagen und deren Regelalgorithmen verwenden und kann somit grundsätzlich über verschiedene Fahrzeugproj ekte hinweg verwendet werden, bei denen ein Druckschutzsystem benötigt wird . Insbesondere die Referenzeinrichtung zur Nachbildung des Innenraumdrucks besteht aus nur wenigen Komponenten und kann leicht gewartet werden . Die Montage und Demontage gestaltet sich einfach . Es wird eine ef fi ziente Steigerung des Druckkomforts bei gleichzeitig geringen Kosten ermöglicht .

Der Außendruck-Anschluss der Messvorrichtung auf der einen

Fahrzeugseite kann bevorzugt über eine Verbindungsleitung mit einem Außendruck-Anschluss einer Messvorrichtung auf der anderen Fahrzeugseite strömungstechnisch verbunden sein .

Ein Aus führungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen noch näher erläutert , wobei funktionsgleiche Komponenten mit denselben Bezugs zeichen bezeichnet sind . Es zeigen :

Figur 1 ein schematisches Schaltbild einer Druckschutzeinrichtung für ein Fahrzeug und

Figur 2 eine schematische Seitenansicht der Druckschutzeinrichtung von Figur 1 .

Figur 1 veranschaulicht eine Druckschutzeinrichtung, wobei eine rechte Seite der Figur 1 einer rechten Seite und eine linke Seite der Figur 1 einer linken Seite eines Fahrzeugs zur Personenbeförderung zugeordnet ist . Bei dem Fahrzeug kann es sich insbesondere um ein Schienenfahrzeug, beispielsweise einen Hochgeschwindigkeits zug, handeln . Zentrales Element der Druckschutzeinrichtung ist eine der beiden Fahrzeugsseiten gemeinsame Druckauswerteeinrichtung 1 , welche die Aufgabe hat , kritische Druckereignisse zu erfassen, wie sie beispielsweise beim Einfahren eines Hochgeschwindigkeits zuges in einen Tunnel insofern auftreten, dass der Außendruck des Fahrzeugs sprunghaft zunimmt . Zur Vermeidung von Druckschlägen in einen Innenraum I des Fahrzeugs , der zur Unterbringung von Fahrgästen vorgesehen ist , steuert die Druckauswerteeinrichtung 1 Druckschutzklappen 2 an . Die Druckschutzklappen 2 sind j eweils Luftöf fnungen des Fahrzeugs zugeordnet , die einen Luftaustausch zwischen der Umgebung des Fahrzeugs U und dem Fahrzeuginnenraum I ermöglichen . Beispielsweise handelt es sich bei den Luftöf fnungen um Frischluftöf fnungen, über die typischerweise Frischluft für eine vorgesehene Klimaanlage des Fahrzeugs angesaugt werden kann, oder Fortluftöf fnungen, über die aus dem Innenraum I stammende Luft aus dem Fahrzeug abgeführt werden kann . Diese sämtlichen Luftöf fnun- gen sind bei Auftreten eines kritischen Druckereignisses zu verschließen .

Zum Erfassen eines kritischen Druckereignisses steht die Druckauswerteeinrichtung 1 in Verbindung mit im vorliegenden Aus führungsbeispiel zwei Messvorrichtungen 3 , die als Druckdi f ferenzsensoren ausgeführt sein können und über Signalleitungen 4 aktuell gemessene Druckdi f ferenzwerte an die von beiden Fahrzeugseiten gemeinsam genutzte Druckauswerteeinrichtung 1 übermitteln .

Auf freier Strecke sind die Druckschutzklappen 2 geöf fnet , so dass eine bei dem Fahrzeug vorgesehene Klimaanordnung, die die Klimaanlage , diverse Klimakanäle , Zu- und Fortlüfter umfasst , im Normalbetrieb arbeiten kann .

Auf freier Strecke mit vollständig geöf fneten Druckschutzklappen 2 arbeitetet die Druckschutzeinrichtung wie folgt : Auf einer j eweiligen Seite des Fahrzeugs ist die Messeinrichtung 3 über einen Außendruckanschluss 5 mit der Umgebung U des Fahrzeugs verbunden . Zwischen einem Innendruckanschluss 6 der Messvorrichtung 3 und der Umgebung U des Fahrzeugs ist eine Referenzvorrichtung 7 angeordnet , die einen Luftbehälter 8 , ein einstellbares Drosselventil 9 und ein Filter 10 umfasst . Dabei ist der den Innenraum I nachbildende Luftbehälter 8 auf seiner einen Seite über Leitungen 11 und 17 mit dem Innendruckanschluss 6 der Messvorrichtung 3 verbunden, während die andere Seite des Luftbehälters 8 über das Drosselventil 9 und den Filter 10 mit der Umgebung U verbunden ist . Dabei bildet das einstellbare Drosselventil 9 eine typische Leckage des Innenraums I nach, während der Filter 10 die Aufgabe hat , aus der Umgebung U des Fahrzeugs stammende Verunreinigungen von dem Drosselventil 9 fernzuhalten . Das Drosselventil 9 ist bevorzugt als in seiner Länge und/oder seinem Durchmesser einstellbare Kapillare ausgeführt , sodass sie sehr geringe Leckage-Werte , wie sie bei modernen Hochgeschwindigkeits zügen, die im wesentlichen druckdicht sind, abbilden kann . Im Ergebnis beruhen die von der Messvorrichtung 3 gelieferten Druckdi f ferenzwerte bei geöf fneten Druckschutzklappen 2 auf dem in der Umgebung U des Fahrzeugs tatsächlich vorliegenden Außendruck und einem mit Hil fe der Referenzvorrichtung 7 unter der Randbedingung, dass die Druckschutzklappen 2 geschlossen sind, nachgebildeten Innendruck . Dies gestattet die Messung höherer Druckdi f ferenzen im (noch) geöf fneten Zustand der Druckschutzklappen 2 .

Bei Einfahrt in einen Tunnel steigen die von der Messvorrichtung 3 gemessenen Druckdi f ferenzwerte sprunghaft an, so dass ein vorgegebener Schließen-Schwellwert für die Druckschutzklappen 2 erreicht wird . Dies erfasst die Druckauswerteeinrichtung 1 und löst ein Schließen der Druckschutzklappen 2 auf beiden Seiten des Fahrzeugs aus . Mit der in dieser Weise erfolgten Erfassung eines kritischen Druckereignisses ändert sich der in die Druckdi f ferenzmessung eingehende Wert für den Innendruck am Innendruck-Anschluss 6 . Uber eine elektrische Steuerleitung 12 werden einer j eweiligen Fahrzeugseite zugeordnete Magnetventile 13 geöf fnet . Diese Magnetventile 13 weisen einen dem Innenraum I zugeordneten Innenraumanschuss 14 auf , der über einen Schalldämpfer 15 mit dem Innenraum I in strömungstechnischer Verbindung steht . Ein dem Innenraum I abgewandter Anschluss 16 der Magnetventile 13 ist j eweils sowohl über Leitungen 19 und 11 direkt mit dem Luftbehälter 8 als auch, über Leitung 19 und 17 , mit dem Innendruck- Anschluss 6 der Messvorrichtung 3 verbunden . Insofern liegt bei geöf fnetem Magnetventil 13 der tatsächlich im Innenraum I vorliegende Druck an dem Innenraum-Anschluss 6 an, sodass der von der Messvorrichtung 3 gelieferte Druckdi f ferenzwert auf einem realen Außendruck in der Umgebung U des Fahrzeugs und einem realen Innendruck im Innenraum I des Fahrzeugs beruht .

Mit fortschreitendem Druckausgleich verringern sich die Werte für die Druckdi f ferenz , die von der Messvorrichtung 3 geliefert werden . Bei Erreichen eines vorgegebenen Öf fnen- Schwellwerts für die Druckdi f ferenz löst die Druckauswerteeinrichtung 1 ein Öf fnen der Druckschutzklappe 2 aus und schließt die Magnetventile 13 automatisch über die elektrische Steuerleitung 12 .

In einer abgewandelten Aus führungs form der Erfindung kann der Außendruck-Anschluss 5 der Messvorrichtung 3 auf der einen Fahrzeugseite über eine in Figur 1 dargestellte Verbindungsleitung 18 mit dem Außendruck-Anschluss 5 der Messvorrichtung 3 auf der anderen Fahrzeugseite strömungstechnisch verbunden werden . Da dadurch einseitige Druckereignisse (wie z . B . eine Zugbegegnung auf of fener Strecke ) ausgeglichen werden und somit keine Fehlauslösungen der Druckauswerteeinrichtung 1 stattfinden, kann eine Messvorrichtung 3 eingespart bzw . als redundant vorgesehen werden .

Es ist hervorzuheben, dass , wie anhand von Figur 1 beschrieben, die Druckauswerteeinrichtung 1 zur Steuerung mehrerer Druckschutzklappen 2 ausgeführt sein kann . Es ist j edoch ebenso möglich, dass für j ede einzelne Druckschutzklappe , unabhängig davon, welcher Art von Luftöf fnung zwischen der Umgebung U und dem Innenraum I sie zugeordnet ist , eine gesonderte Druckauswerteeinrichtung 1 vorgesehen ist .

Figur 2 zeigt einen Teil der anhand von Figur 1 erläuterten Druckschutzeinrichtung in seiner räumlichen Ausgestaltung . In einer zentralen Position befindet sich der Luftbehälter 8 , dessen eine Seite über das Drosselventil 9 und den Filter 10 mit der Umgebung U des Fahrzeugs verbunden ist . Die andere Seite des Luftbehälters 8 steht über die Leitung 11 in Verbindung mit dem Innendruck-Anschluss 6 der Messvorrichtung 3 . Des Weiteren ist letztgenannte Seite des Luftbehälters 8 mit dem Magnetventil 13 strömungstechnisch verbunden, und zwar über die Leitung 19 .

Hervorzuheben ist die Ausbildung des Drosselventils 9 als Kapillare . Innendurchmesser und Länge der Kapillare 9 werden in Abhängigkeit des Volumens des verwendeten Luftbehälters 8 so gewählt , dass die Leckagefläche pro Volumen dem Verhalten des tatsächlichen Volumens des Innenraums des Fahrzeugs I mit den charakteristischen Leckageflächen bei geschlossenen Druckschut zklappen 2 entspricht .