HeizungsSystem.

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Heizungssystem für ein

Passagierschienenfahrzeug .

Stand der Technik

Passagierschienenfahrzeuge sind praktisch immer mit einer Heizung für Passagierraum ausgestattet. Dabei wird meist elektrische Energie eingesetzt um die erforderliche Wärme zu erzeugen, welche über ein Luftverteilungssystem im Fahrzeug verteilt wird. Fällt die Energieversorgung aus,

beispielsweise durch einen Bruch des Fahrdrahts oder einen Defekt an der Lokomotive so ist auch die Wärmeversorgung unterbrochen. Dies kann in sehr kalten Gebieten ein besonders gravierendes Problem darstellen, da die

Passagierraumtemperatur in relativ kurzer Zeit auf ein Niveau sinken kann, welches nicht nur mangelnden Komfort für die Passagiere bedeutet sondern auch lebensgefährlich sein kann. Dabei ist zu beachten, dass die Frischluftversorgung auch bei Ausfall der Heizung gewährleistet sein muß, was die Abkühlung des Passagierraums weiter beschleunigt. Eine ganz besondere Gefährdung der Passagiere entsteht bei Fahrten in sehr kalten Regionen, welche weitab von sonstiger Infrastruktur verkehren und wo somit keine rasche Unterstützung, bzw. Rettung

erfolgen kann. Für solche Einsatzgebiete sind

festStoffbetriebene Notheizungen gebräuchlich, bei welchen das Fahrpersonal in einem Notfall manuell ein Feuer entfachen und den Passagierraum dadurch erwärmen kann. Modernere Alternativen sehen den Einsatz eines flüssigkeit sbetriebenen Heizgeräts vor, welches die Zuluft erwärmt. Dabei ist ein elektrisch Betriebener Lüfter vorgesehen um die erwärmte Luft in dem Passagierraum zu verteilen. Dieser Lüfter wird in diesem Notheizbetrieb aus dem Akkumulator des Fahrzeugs gespeist und weist somit eine begrenzte Betriebsdauer auf. Neben dem genannten Lüfter sind auch die Notbeleuchtung und diverse Steuereinrichtungen aus diesem Akkumulator zu

speisen, was eine weitere Verkürzung der Betriebsdauer bewirkt. Mit den für Passagierschienenfahrzeugen

gebräuchlichen Akkumulatorkapazitäten sind typischerweise Betriebsdauern vom 3 Stunden erzielbar. Diese Betriebsdauer ist beim Einsatz in sehr abgelegenen und kalten Gebieten nicht ausreichend, jedoch ist eine wesentliche Erweiterung der Akkumulatorkapazität nicht wirtschaftlich.

Darstellung der Erfindung Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein

Heizsystem für ein Passagierschienenfahrzeug anzugeben, das die Nachteils des Stands der Technik vermeidet und dessen Betriebsdauer nicht durch die Kapazität eines Akkumulators begrenzt ist.

Die Aufgabe wird durch ein Heizsystem für ein

Schienenfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand untergeordneter Ansprüche .

Dem Grundgedanken der Erfindung nach wird ein Heizungssystem für die Beheizung eines Passagierraums eines

Schienenfahrzeugs aufgebaut, welches ein zur Erwärmung eines Flüssigkeitskreislaufs eingerichtetes brennstoff etriebenes Heizungsgerät und einen flüssigkeit sgekühlten

Verbrennungsmotor umfasst, wobei mittels eines Wärmetauschers die Wärmeenergie des Flüssigkeitskreislaufs in den

Passagierraum einleitbar ist und wobei der

Flüssigkeitskreislaufs den flüssigkeit sgekühlten

Verbrennungsmotor durchströmt.

Dadurch ist der Vorteil erzielbar, ein brennstoffbetriebenes Heizungsgerät in Verbindung mit einer Luftheizung einsetzen zu können, wobei für den Betrieb eines Lüfters die von dem flüssigkeit sgekühlten Verbrennungsmotor generierte

mechanische Energie eingesetzt wird. Dabei können

gebräuchliche Wasserheizungsgeräte eingesetzt werden, welche flüssige Brennstoffe (Benzin, Diesel, Heizöl) in einer wassergekühlten Brennkammer verbrennen.

Als flüssigkeit sgekühlter Verbrennungsmotor können alle

Kolben- bzw. Rotationskolbenmotoren eingesetzt werden. Die typischerweise erforderliche Leistung von beispielsweise 5 bis 10kW ermöglicht den Einsatz einer breiten Vielfalt bewährter Motore. Insbesondere ist es vorteilhaft, den

Verbrennungsmotor neben einem elektrischen Starter auch mit einer manuell bedienbaren Starteinrichtung (Seilzugstarter) auszustatten, da solcherart auch bei komplettem Ausfall der elektrischen Energieversorgung des Fahrzeugs ein Heizbetrieb (und auch ein Laden der Bordbatterie) ermöglicht wird.

Weiters ist es empfehlenswert, das Heizungssystem mit einem eigenen, von dem Bordnetz trennbaren Akkumulator

auszustatten, sodass bei Ausfall der elektrischen

Energieversorgung des Fahrzeugs ein Startvorgang durchgeführt werden kann. Es ist vorteilhaft, den Starter des Verbrennungsmotors als sogenannten Startergenerator auszuführen, welcher sowohl als Starter als auch als Generator betrieben werden kann.

Insbesondere vorteilhaft ist es, den Startergenerator als Kurbelwellen-Startergenerator auszuführen, da solcherart die Anzahl der Bauteile wesentlich reduziert und somit die

Ausfallwahrscheinlichkeit verringert werden kann. Durch den Einsatz eines Kurbelwellen-Startergenerators entfallen die sonst erforderlichen Bauteile wie Zahnkranz, Starterritzel, Einrückmagnet und ähnliche.

Erfindungsgemäß durchströmt der Flüssigkeitskreislauf sowohl das brennstoffbetriebene Heizungsgerät, den Wärmetauscher als auch den flüssigkeitsgekühlten Verbrennungsmotor. Dies ist wesentlich, da solcherart die von dem brennstoffbetriebenen Heizungsgerät erzeugte Wärme den Verbrennungsmotor mit erwärmt und solcherart den Start des Motors wesentlich erleichtert. Die Auslegung des Flüssigkeitskreislaufs erfolgt so, dass am Ausgang des Heizungsgeräts die höchste Temperatur des Kreislaufs auftritt und am Ausgang des Wärmetauschers die niedrigste. Die Kühlflüssigkeit mit dem niedrigsten

Temperaturniveau wird daraufhin dem Kühlflüssigkeitseingang des flüssigkeitsgekühlten Verbrennungsmotors zugeführt. Dabei ist die maximal zulässige Eingangstemperatur in das

Kühlsystem des Verbrennungsmotors zu berücksichtigen.

Typischerweise sind sowohl das brennstoffbetriebene

Heizungsgerät als auch der Verbrennungsmotor mit Pumpen zur Herstellung einer Flüssigkeitsströmung in dem

Flüssigkeitskreislauf ausgestattet. Dadurch entsteht ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung, indem bei Ausfall einer der Pumpen die Flüssigkeitsströmung und somit die Heizwirkung weiter aufrechterhalten werden kann. Dazu sind Kreiselpumpen einzusetzen, da diese bei Stillstand die Strömung nicht blockieren wie beispielsweise Kolbenpumpen.

Das erfindungsgemäße Heizungssystem kann vorteilhafterweise mit einer Steuereinrichtung ausgestattet werden, welche die Abfolge der Schaltungen und Steuerhandlungen an den

Komponenten des Heizungssystems (Verbrennungsmotor,

Heizgerät, Pumpen, Lüfter etc.) automatisch, auf Anforderung des Bedienpersonals vornimmt.

Es ist besonders vorteilhaft, Eingabeeinrichtungen

vorzusehen, mittels welcher alle Schaltungen und

Steuerhandlungen an den Komponenten des Heizungssystems auch manuell ausführbar sind. Solcherart kann eine Bedienung des Heizungssystems auch bei Defekten der Steuereinrichtung oder bei fehlender Energieversorgung erfolgen.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt die

Zuführung des Brennstoffs zu dem Heizgerät und dem

Verbrennungsmotor mittels Schwerkraft. Dazu ist für den

Brennstofftank eine Einbaulage zu wählen, welche oberhalb des Heizgeräts und des Verbrennungsmotors liegt. Dadurch ist der Vorteil erzielbar, die BrennstoffVersorgung auch bei Ausfall einer Treibstoffpumpe aufrechterhalten zu können. Die Inbetriebnahme des Heizungssystems kann in Abhängigkeit von Umgebungsbedingungen und Parametern des Heizungssystems in unterschiedlichen Abfolgen durchgeführt werden.

Normalstart :

1. Elektrischer Start des Verbrennungsmotors

2. Start des Heizgeräts

3. Einschalten des Lüfters (wenn elektrisch betrieben) Start bei extrem niedriger Außentemperatur:

1. Start des Heizgeräts

2. Vorwärmphase bis zur Erreichung einer bestimmten

Temperatur des Verbrennungsmotors

3. Elektrischer Start des Verbrennungsmotors

4. Einschalten des Lüfters (wenn elektrisch betrieben)

Start bei nicht ausreichender Spannungsversorgung:

1. Manueller Start des Verbrennungsmotors mittels

Seilzugstarter

2. Ladephase bis zur Erreichung eines bestimmten

Ladungszustands des Akkumulators

3. Start des Heizgeräts

4. Einschalten des Lüfters (wenn elektrisch betrieben)

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Es zeigen beispielhaft:

Fig.l Heizungssystem.

Fig.2 Heizungssystem mit Direktantrieb des Lüfters.

Ausführung der Erfindung

Fig.l zeigt beispielhaft und schematisch ein Heizungssystem. Ein Schienenfahrzeug umfasst einen Passagierraum 1, welcher mittels eines Luftstroms 8 beheizbar ist. Das Heizungssystem umfasst ein brennstoffbetriebenes Heizungsgerät 2, welches die von ihm generierte Wärmeenergie an einen

Flüssigkeit skreislauf 4 abgibt. Der Flüssigkeit skreislauf 4 durchströmt einen Wärmetauscher 5, welcher den dem

Passagierraum 1 zugeführten Luftstrom 8 erwärmt. Weiters durchströmt der Flüssigkeit skreislauf 4 das Kühlsystem eines flüssigkeit sgekühlten Verbrennungsmotors 3. Der flüssigkeit sgekühlte Verbrennungsmotor 3 ist zum Antrieb eines Generators 6 eingerichtet, welcher mittels eines

Ladegeräts 13 einen Akkumulator 11 einer Spannungsversorgung 12 lädt. Ein Lüfter 7 mit einem elektrischen Antrieb erzeugt den Luftstrom 8 und wird aus der Spannungsversorgung 12 gespeist. Die Spannungsversorgung 12 versorgt neben dem

Lüfter 7 auch Steuereinrichtungen und Nebenaggregate des brennstoffbetriebenen Heizungsgeräts 2 und weitere

elektrische Einrichtungen des Passagierschienenfahrzeugs, beispielsweise die Beleuchtung. Sowohl das

brennstoffbetriebene Heizungsgerät 2 als auch der

flüssigkeit sgekühlte Verbrennungsmotor 3 werden aus einem Brennstofftank 9 über Brennstoffleitungen 10 mit Brennstoff versorgt .

Fig.2 zeigt beispielhaft und schematisch ein Heizungssystem mit Direktantrieb des Lüfters. Es ist das Ausführungsbeispiel aus Fig.l dargestellt, wobei jedoch der Lüfter 7 unmittelbar durch den flüssigkeitsgekühlten Verbrennungsmotor 3

angetrieben ist.

Liste der Bezeichnungen

Passagierräum

brennstoff etriebenes Hei zungsgerät flüssigkeitsgekühlter Verbrennungsmotor

Flüssigkeitskreislauf

Wärmetauscher

Generator

Lüfter

Luftström

Brennstofftank

Brennstoffleitung

Akkumulator

SpannungsVersorgung

Ladegerät