Überwachungseinrichtung für einen Stromrichter eines Schienen fahr zeugs

Die Erfindung betri f ft eines Überwachungseinrichtung für einen Stromrichter eines Schienenfahrzeugs , wobei der Stromrichter zumindest eine j eweilige Anzahl Leistungskondensatoren und Leistungshalbleiterschalter umfasst , welche in einem gemeinsamen, zumindest im Wesentlichen geschlossenen Gehäuse angeordnet sind .

Elektrisch angetriebene Schienenfahrzeuge weisen einen oder mehrere elektrische Antriebsstränge auf , die einen oder mehrere Radsätze des Schienenfahrzeugs mittels elektrischer Antriebs- bzw . Traktionsmotoren antreiben . Als Antriebsmotoren werden dabei üblicherweise Asynchron- oder Synchron-Drehstrommaschinen eingesetzt , welche von einem oder mehreren Stromrichtern gespeist werden . Die Stromrichter sind typischerweise als Pulswechselrichter ( PWR) ausgestaltet , um eine eingangsseitig anliegende Gleichspannung in eine ausgangsseitige Wechselspannung variabler Amplitude und Frequenz zu wandeln, mit welcher Statorwicklungen der Antriebsmotoren gespeist werden . Die Speisung des Stromrichters erfolgt dabei aus einem Gleichspannungs zwischenkreis .

Der Gleichspannungs zwischenkreis kann wiederum aus verschiedenen Energiequellen gespeist werden . So wird dem Schienenfahrzeug beispielsweise elektrische Energie über ein streckenseitiges Versorgungsnetz zugeführt , welches eine Gleich- oder Wechselspannung führt und mit welchem der Antriebsstrang des Schienenfahrzeugs über einen oder mehrere Stromabnehmer elektrisch verbunden wird . Solche Versorgungsnetze führen beispielsweise in Europa Wechselspannungen von 25kV, 50Hz , oder 15kV, 16 , 7Hz , bzw . Gleichspannungen von 3kV oder l , 5kV . Bei einer Versorgung über ein Wechselspannungs-Versorgungsnetz umfasst der Antriebsstrang üblicherweise ergänzend einen Trans formator, mittels welchem die Hochspannung des Versorgungsnetzes auf eine niedrigere Spannung trans formiert wird, sowie einen oder mehrere von dem Trans formator gespeiste Gleichspannungswandler, üblicherweise so genannte Vierquadrantensteiler ( 4QS ) , welche die Wechselspannung in eine Gleichspannung für den Gleichspannungs zwischenkreis wandeln . Bei einer Versorgung über ein Gleichspannungs- Versorgungsnetz wird die elektrische Energie hingegen entweder direkt oder über einen Gleichspannungssteller in den Gleichspannungs zwischenkreis gespeist . Die Versorgung kann alternativ oder ergänzend ebenfalls mittels einer auf dem Schienenfahrzeug angeordneten elektrischen Energiequelle erfolgen . So kann beispielsweise ein Verbrennungsmotor einen Drehstromgenerator antreiben, welcher eine Wechselspannung generiert , die wiederum mittels eines Gleichrichters in eine Gleichspannung für den Gleichspannungs zwischenkreis gewandelt wird . Auch kann eine Antriebs- bzw . Traktionsbatterie sowie beispielsweise ergänzend zu dieser ein Brennstof f zellensystem vorgesehen sein, welche über einen Gleichspannungswandler für eine Anpassung des Spannungsniveaus den Gleichspannungs zwischenkreis speisen .

In dem Gleichspannungs zwischenkreis des Antriebsstrangs sind ein oder mehrere Leistungskondensatoren, so genannte Zwischenkreiskondensatoren, angeordnet , welche als Energiespeicher sowie einer Reduzierung von Spannungsschwankungen dienen . Abhängig von der gewählten Zwischenkreisspannung bzw . von der elektrischen Energiequelle bereitgestellten Spannung liegen an Zwischenkreiskondensatoren Gleichspannungen von mehreren hundert Volt an . Baulich werden die Leistungskondensatoren zur Verringerung des erforderlichen Bauraums üblicherweise zusammen mit Leistungshalbleiterschaltern des Stromrichters in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet und sind somit dem Stromrichter zuordenbar . Insbesondere werden dabei verteilt angeordnete Leistungskondensatoren eingesetzt , wobei j eweils ein oder mehrere elektrisch parallel geschaltete Leistungskondensatoren einer Funktion des Stromrichters zugeordnet sind, wobei die Funktion des Stromrichters insbesondere die eines bekannten Vierquadrantenstellers ( 4QS ) , eines Pulswechselrichters ( PWR) oder eines Gleichstromstellers ( DC/DC-Steller ) sein kann . Eine weitere mögliche Funktion von Leistungskondensatoren in Stromrichtern ist insbesondere eine Filterung einer Wechselstrom- Ausgangsspannung von Pulswechselrichtern zur Kompensation einer schwankenden Leistung eines Wechselspannungs- Versorgungsnetzes . Eine möglichst niederinduktive elektrische Verbindung zwischen Leistungshalbleitermodulen der Phasen und der j eweiligen Leistungskondensatoren wird üblicherweise mittels Stromschienen erzielt .

Die Leistungskondensatoren sind üblicherweise als Folienkondensatoren mit einem Dielektrikum aus einem Kunststof fmaterial wie beispielsweise Polypropylen oder Polyester ausgestaltet . Neben dem Fehlerfall eines Kurzschlusses , welcher mittels einer geeigneten Überwachung des Stromkreises erkannt werden kann, ist das Auftreten eines Fehlerfalls des Leistungskondensators auch aufgrund eines Alterungsprozesses der Metallisierung des Dielektrikums möglich . Dabei führt eine Korrosion der Metallisierung aus beispielsweise Aluminium oder Zink über die Betriebs zeit des Leistungskondensators zu steigenden Stromwärmeverlusten, wodurch eine vorgesehene kondensatorinterne Selbstheil fähigkeit von Fehlerstellen der Metallisierung eingeschränkt wird . Dieser Verlust der Selbstheil fähigkeit kann zu einem Schmel zen des Dielektrikums und einer Pyrolyse führen, bei welcher gas förmige Kohlenwasserstof fverbindungen, so genannte Pyrolysegase entstehen . Eine exzessive Bildung solcher Gase kann zu einem Bersten des Kondensatorgehäuses führen, wodurch sich bei Kontakt mit der Umgebungsluft in dem Stromrichtergehäuse eine explosive Atmosphäre bilden kann . Neben kondensatorinternen Maßnahmen wie eine Selbstheil fähigkeit sowie beispielsweise einem verstärkten Kondensatorgehäuse wird daher empfohlen, ergänzend kondensatorexterne Schutzmaßnahmen vorzusehen, um das Risiko von Bränden oder sogar Explosionen, welche beträchtliche Schäden an Teilen des Antriebsstrangs sowie , abhängig von der Anordnung des Stromrichtergehäuses , an dem Schienenfahrzeug selbst verursachen können, weiter zu verringern .

Für eine Überwachung hinsichtlich des Fehlerfalls der exzessiven Bildung von Pyrolysegasen kann das Kondensatorgehäuse beispielsweise speziell ausgestaltet und mit einer Überwachungsvorrichtung versehen werden, wie es die internationale Patentanmeldung WO 2017 / 028992 Al of fenbart . Dabei dient eine Volumenänderung des Kondensatorgehäuses aufgrund eines erhöhten Gasdrucks dazu, einen solchen Fehlerfall zu erfassen, um geeignete Maßnahmen einleiten zu können .

In Antriebssträngen älterer bzw . bereits seit vielen Jahren in Betrieb befindlicher Schienenfahrzeuge ist eine solche kondensatorexterne Überwachung weder vorgesehen noch sind die eingesetzten Leistungskondensatoren für eine solche Überwachung vorbereitet , sodass eine Nachrüstung nicht in einfacher Weise möglich ist . Ein Austausch der Leistungskondensatoren durch solche , die speziell für eine Überwachung vorbereitet sind, sollte j edoch vermieden werden, da dieser hohe Kosten sowie einen Ersatz voll funktions fähiger Komponenten des Antriebsstrangs , welche auf die typische Betriebsdauer eines Schienenfahrzeugs von bis zu dreißig Jahren ausgelegt sind, zur Folge hätte .

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Überwachungseinrichtung für einen Stromrichter anzugeben, welche insbesondere eine einfache und kostengünstige Nachrüstung einer kondensatorexternen Überwachung ermöglicht . Diese Aufgabe wird durch die j eweiligen Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst . Jeweilige Weiterbildungen sind in abhängigen Patentansprüchen angegeben . Ein erster Aspekt der Erfindung betri f ft eine gattungsgemäße Überwachungseinrichtung für einen Stromrichter eines Schienenfahrzeugs , wobei der Stromrichter zumindest eine j eweilige Anzahl Leistungskondensatoren und Leistungshalbleiterschalter umfasst , welche in einem gemeinsamen, zumindest im Wesentlichen geschlossenen Gehäuse angeordnet sind . Kennzeichnend umfasst die Überwachungseinrichtung Auswerteeinrichtung und zumindest einen mit dieser signaltechnisch verbundenen Gassensor, wobei die Auswerteeinrichtung ausgestaltet ist , abhängig von einer mittels des zumindest einen Gassensors erfassten Konzentration zumindest einer brennbaren gas förmigen Verbindung in dem Gehäuse des Stromrichters eine Unterbrechung einer Energiezufuhr zu der Anzahl Leistungskondensatoren des Stromrichters zu bewirken .

Vorteilhaft ermöglicht die erfindungsgemäße Überwachungseinrichtung insbesondere eine einfache Nachrüstung von bereits in Betrieb befindlichen Stromrichtern, ohne einen Austausch von Leistungskondensatoren zu erfordern . Dabei erfolgt keine direkte Überwachung der Leistungskondensatoren in dem Gehäuse des Stromrichters , wie es in der einleitend genannten internationalen Patentanmeldung WO 2017 / 028992 Al of fenbart ist , sondern eine Überwachung der Atmosphäre in dem Gehäuse des Stromrichters hinsichtlich einer Konzentration eines oder mehrerer brennbarer gas förmiger Verbindungen, insbesondere Kohlenwasserstof fverbindungen, wie sie beispielsweise bei einer Pyrolyse in dem Kondensatorgehäuse entstehen, mittels eines oder mehrerer geeigneter Gassensoren . Eine mit dem einen oder den mehreren Gassensoren signaltechnisch verbundene Auswerteeinrichtung bewertet dabei die erfasste Konzentration und bewirkt abhängig von der Bewertung eine Unterbrechung der Energiezufuhr zu den Leistungskondensatoren des Stromrichters bzw . zum Stromrichter selbst .

In gleicher Weise ist erfindungsgemäße Überwachungseinrichtung in neuen Stromrichtern bzw . einer Erstausrüstung von Stromrichters einsetzbar, insbesondere für eine zentrale Überwachung einer Viel zahl von Leistungskondensatoren, wodurch im Vergleich zu einer individuellen Überwachung vorteilhaft Kosten verringert werden können .

Da eine Pyrolyse und damit die Entstehung brennbarer gas förmiger Verbindungen einen Energieeintrag in den fehlerhaften Leistungskondensator bedingt , stellt eine Unterbrechung der Energiezufuhr eine geeignete Maßnahme dar, um eine weitere Erhöhung der Konzentration solcher brennbarer gas förmiger Verbindungen in dem Gehäuse des Stromrichters und dadurch die mögliche Gefahr eines Brands oder einer Explosion wirksam zu vermindern . Eine solche Unterbrechung der Energiezufuhr kann bei einer Versorgung des Antriebsstrangs mittels eines Versorgungsnetzes vorzugsweise durch Auslösen bzw . Öf fnen eines Leistungsschalters erfolgen, welcher beispielsweise in Form eines Hauptschalters üblicherweise zwischen dem Stromabnehmer und dem Antriebsstrang, beispielsweise dem Trans formator im Falle eines Wechselspannungs-Versorgungsnetzes bzw . einem Eingangs filter im Falle eines Gleichspannungs-Versorgungsnetzes , angeordnet und unter Last schaltbar ist . Alternativ oder ergänzend können in dem Antriebsstrang vorgesehene Leistungsschalter, beispielsweise Kurzschließer in Form von Thyristoren oder Schützen, mittels welchen der Gleichspannungs zwischenkreis oder mit diesem verbundene Energiequellen kurzschließbar sind, ebenso als Maßnahme zum Verhindern eines weiteren Energieeintrags in den fehlerhaften Leistungskondensator ausgelöst werden . Vorzugsweise sollte ergänzend zu einer Unterbrechung der Energiezufuhr ein Entladen der Leistungskondensatoren erfolgen .

Vorteilhaft ermöglicht die erfindungsgemäße Überwachung mittels des einen oder der mehreren Gassensoren ferner ebenfalls das Erkennen einer erhöhten Konzentration einer oder mehrerer brennbarer gas förmiger Verbindungen in der Atmosphäre des Stromrichtergehäuses , welche nicht durch eine Pyrolyse in einem der Leistungskondensatoren hervorgerufen wird, sondern deren Entstehung andere fehlerbehaftete elektrischen Komponenten in dem Gehäuse des Stromrichters verursachen . Die Entstehung brennbarer gas förmiger Verbindungen durch solche Komponenten können in gleicher Weise mittels einer Unterbrechung der Energieversorgung verhindert bzw . vermindert werden .

Ein Stromrichter, für welchen die erfindungsgemäße Uberwachungseinrichtung vorteilhaft einsetzbar ist , weist neben einer Anzahl Leistungshalbleiterschalter eine Anzahl Leistungskondensatoren auf . Bei einer beispielhaften Ausgestaltung des Stromrichters als ein Antriebs- bzw . Traktions-Stromrichter bzw . speziell als ein Pulswechselrichter, wird, wie einleitend beschrieben, durch geeignete Ansteuerung der Leistungshalbleiterschalter aus einer eingangsseitigen Gleichspannung eine ausgangsseitige dreiphasige Wechselspannung variabler Spannungshöhe und Frequenz generiert , mit welcher die Statorwicklung eines oder mehrerer Antriebsmotoren gespeist wird . Dabei sind die Leistungshalbleiterschalter, insbesondere IGBT ( Insulated Gate Bipolar Transistor ) , beispielsweise gemäß einer Vollbrücke verschaltet , bei welcher j eweils zwei in Reihe geschaltete Leistungshalbleiter einer j eweiligen der drei Phasen zugeordnet sind . Ein solcher Stromrichter weist demnach zumindest sechs Leistungshalbleiterschalter auf . Einer j eweiligen Reihenschaltung bzw . einem j eweiligen Zweig der Vollbrücke ist beispielsweise ein Leistungskondensator bzw . sind mehrere parallel geschaltete Leistungskondensatoren zugeordnet , sodass insbesondere drei oder ein Viel faches von drei Leistungskondensatoren ergänzend in dem Gehäuse des Stromrichters angeordnet sind .

In gleicher Weise ist die erfindungsgemäße Uberwachungseinrichtung beispielsweise auch in einem Hil f sbetriebe-Stromrichter des Schienenfahrzeugs einsetzbar, welcher eine eingangsseitige Gleichspannung beispielsweise des Gleichspannungs zwischenkreises in eine Gleichspannung unterschiedlicher Spannungshöhe oder eine Wechselspannung einer bestimmten Frequenz für Hil fsbetriebe des Schienenfahrzeugs bzw . des Antriebsstrangs bereitstellt . Solche Hil fsbetriebe umfassen insbesondere Einrichtungen für eine Klimatisierung und Beleuchtung von Fahrgasträumen, Steuerungen sowie Inf ormationsübertragungs- und Anzeigesysteme ebenso wie Pumpen und Lüfter in Kühlanlagen für Antriebs- bzw . Traktionskomponenten des Schienenfahrzeugs . Insbesondere kann die erfindungsgemäße Überwachungseinrichtung einer Überwachung von Filterkondensatoren für die Drehstrom-Ausgangsspannungen eines Hil f sbetriebe-Stromrichters dienen .

Das Gehäuse eines Stromrichters ist in üblicher Weise , insbesondere für einen Schutz der darin angeordneten Komponenten gegen Umwelteinflüsse , als ein geschlossenes bzw . ein im Wesentlichen geschlossenes Gehäuse ausgestaltet . Dabei bedeutet ein im Wesentlichen geschlossenes Gehäuse , dass dieses nicht vollständig bzw . nicht hermetisch abgeschlossen ist , eine Zu- und Abfuhr von Luft aus der bzw . an die Umgebung des Gehäuses j edoch in einem so geringen Maße auftritt , dass sich die Konzentration brennbarer gas förmiger Verbindungen beispielsweise aufgrund eines fehlerhaften Leistungskondensators erhöhen und entsprechend eine Gefahr darstellen kann .

Erfindungsgemäß ist bzw . sind in dem Gehäuse des Stromrichters ein einziger bzw . mehrere Gassensoren angeordnet , welcher bzw . welche mit einer Auswerteeinrichtung signaltechnisch verbunden ist bzw . sind . Der bzw . die Gassensoren werden vorzugsweise an einem Ort bzw . verteilt an unterschiedlichen Orten in dem Stromrichtergehäuse angeordnet , an welchem bzw . an welchen eine Konzentration brennbarer gas förmiger Verbindungen aufgrund eines fehlerhaften Leistungskondensators erhöht sein sollte . Derartige geeignete Orte innerhalb des Stromrichtergehäuses liegen insbesondere in unmittelbarer Nähe zu den Leistungskondensatoren . Ein Gassensor dient dazu, die Konzentration eines oder mehrerer brennbarer Verbindungen, insbesondere bestimmter Kohlenwasserstof fverbindungen, zu erfassen . Solche gas förmigen Verbindungen können, wie einleitend beschrieben, bei einer Pyrolyse in dem Gehäuse eines Leistungskondensators entstehen, aus welchem sie beispielsweise über ein Überdruckventil oder nach einem Bersten des Kondensatorgehäuses an die Umgebung bzw . in die Atmosphäre im Inneren des Stromrichtergehäuses entweichen . Der Gassensor ist dabei vorzugsweise auf die Erfassung bestimmter Verbindungen, wie sie bei einer solchen Pyrolyse entstehen, abgestimmt .

Die erfindungsgemäße Auswerteeinrichtung umfasst beispielsweise einen oder mehrere Mikroprozessoren, welche die von dem einen oder den mehreren Gassensoren bereitgestellten Signale bzw . Informationen bezüglich einer Konzentration brennbarer gas förmiger Verbindungen bewerten und abhängig von dieser Bewertung eine Unterbrechung der Energiezufuhr bewirken . Bei mehreren Gassensoren können die von diesen bereitgestellten unterschiedlichen Informationen von der Auswerteeinrichtung individuell oder gesamtheitlich bewertet werden . Dabei bewirkt die Auswerteeinrichtung eine Unterbrechung der Energiezufuhr beispielsweise bereits , wenn lediglich einer der Gassensoren eine als potenziell gefährlich zu betrachtende Konzentration erfasst . Alternativ kann eine Unterbrechung j edoch von der Auswerteeinrichtung auch erst bewirkt werden, wenn zumindest zwei der Mehrzahl Gassensoren eine derartige Konzentration erfassen oder ein gebildeter Mittelwert der von mehreren erfassten Konzentrationen eine solche potenziell gefährliche Konzentration anzeigen . Durch Berücksichtigung erfasster Konzentrationen mehrerer Gassensoren wird dabei insbesondere vorteilhaft verhindert , dass eine Unterbrechung der Energiezufuhr, welche Auswirkungen auf den Betrieb des Schienenfahrzeugs hat , beispielsweise aufgrund einer Fehl funktion eines Gassensors bewirkt wird . Ferner sollte die Auswerteeinrichtung bei der Bewertung berücksichtigen, dass die Konzentrationen brennbarer gas förmiger Verbindungen, die bei einer Pyrolyse in einem Leistungskondensator entstehen, insbesondere abhängig von einer Temperatur sowie einem Druck in dem Kondensatorgehäuse abhängig sind .

Die Unterbrechung der Energiezufuhr wird durch die Auswerteeinrichtung vorzugsweise in direkter Weise bewirkt . Hierfür ist die Uberwachungseinrichtung bzw . die Auswerteeinrichtung beispielsweise in eine Sicherheitsschlei fe des Schienenfahrzeugs integriert bzw . eingebunden . Eine solche Sicherheitsschlei fe , wie sie in einem Schienenfahrzeug auch mehrfach vorgesehen sein kann, dient insbesondere dazu, bei Auftreten eines Fehlers beispielsweise in einer Komponente des Antriebsstrangs den Hauptschalter und/oder einen anderen Leistungsschalter zu öf fnen und damit den Antriebsstrang von dem Versorgungsnetz zu trennen, um dadurch eine weitere Zufuhr elektrischer Energie zu der fehlerhaften Komponente und damit eine potenzielle weitere Zerstörung dieser sowie gegebenenfalls weiterer Komponenten des Antriebsstrangs zu verhindern . Sofern das Schienenfahrzeug nicht mittels eines Versorgungsnetzes mit elektrischer Energie versorgt wird, kann mittels einer Sicherheitsschlei fe entsprechend ein anderer Schalter geöf fnet werden, welcher die Energiequelle von dem Antriebsstrang trennt .

Alternativ oder ergänzend kann eine Unterbrechung der Energiezufuhr durch die Auswerteeinrichtung auch in indirekter Weise bewirkt werden . Hierfür ist die Uberwachungseinrichtung bzw . die Auswerteeinrichtung beispielsweise mit einer Stromrichtersteuerung und/oder einer dieser übergeordneten Fahrzeugsteuerung signaltechnisch verbunden, welche wiederum durch Öf fnen des Hauptschalters oder eines entsprechenden Schalters eine Unterbrechung der Energiezufuhr j eweils bewirken können . Eine Versorgung der Überwachungseinrichtung bzw . der Auswerteeinrichtung sowie des zumindest einen Gassensors mit elektrischer Energie für dessen Betrieb erfolgt vorzugsweise entsprechend weiteren Hil fsbetrieben des Schienenfahrzeugs . So kann die Überwachungseinrichtung beispielsweise entsprechend der Stromrichtersteuerung versorgt werden, wobei die Energieversorgung durch eine Bordnetzbatterie gestützt sein kann, um eine Funktion auch bei Unterbrechung der Energiezufuhr zu dem Stromrichter gewährleisten zu können . Grundsätzlich ist eine Versorgung der Überwachungseinrichtung j edoch nur während des Betriebs des Stromrichters bzw . nur solange dieser mit elektrischer Energie versorgt wird erforderlich, da mit der Unterbrechung der Energiezufuhr auch eine weitere Generierung von Pyrolysegasen verhindert wird .

Gemäß einer ersten Weiterbildung der Überwachungseinrichtung ist die Auswerteeinrichtung ferner ausgestaltet , die erfasste Konzentration der zumindest einen gas förmigen Verbindung mit zumindest einem vorgegebenen Schwellenwert zu vergleichen und bei dessen Überschreiten die Unterbrechung der Energiezufuhr zu bewirken .

Eine Bewertung der erfassten Konzentration erfolgt somit durch einen Vergleich mit zumindest einem vorgegebenen Schwellenwert , wobei dieser bzw . diese für den Vergleich durch die Auswerteeinrichtung beispielsweise in einer mit den Mikroprozessoren signaltechnisch verbundenen Speichereinrichtung der Auswerteeinrichtung hinterlegt wird bzw . werden . Der j eweilige Schwellenwert sollte dabei vorzugsweise derart gewählt bzw . vorgegeben werden, dass die entsprechende Konzentration der gas förmigen Verbindung in der Atmosphäre des Stromrichtergehäuses noch nicht ausreichend ist , um eine tatsächliche Gefahr eines Brands oder einer Explosion darzustellen .

Bei der Erfassung mehrerer brennbarer Verbindungen durch den zumindest einen Gassensor wird vorzugsweise für j ede Verbindung ein individueller Schwellenwert vorgegeben . Aus entsprechenden Vergleichen der erfassten Konzentrationen mit den individuellen Schwellenwerten kann die Auswerteeinrichtung ein Gesamtbild ableiten, anhand dessen sie eine Entscheidung über das Bewirken einer Unterbrechung der Energiezufuhr tref fen kann . Wie vorstehend bereits erwähnt , sind die j eweiligen Konzentrationen solcher brennbaren Verbindungen bei einer Pyrolyse insbesondere von verschiedenen Faktoren, insbesondere einer Temperatur und einem Druck in dem Kondensatorgehäuse , abhängig, sodass für j ede der betrachteten Verbindungen ein Vergleich mit verschiedenen Schwellenwerten erforderlich sein kann .

Alternativ kann von einem geeignet ausgestalteten Gassensor eine Brand- oder Explosions fähigkeit brennbarer Verbindungen in dem Gasgemisch der Atmosphäre des Stromrichtergehäuses auch summarisch ermittelt werden, wobei eine Bewertung wiederum mittels eines Vergleichs mit einem vorgegebenen Schwellenwert erfolgt .

Gemäß einer zu der vorstehenden Weiterbildung alternativen Weiterbildung der Uberwachungseinrichtung ist die Auswerteeinrichtung ferner ausgestaltet , die erfasste Konzentration der zumindest einen gas förmigen Verbindung mit einem ersten und mit einem zweiten vorgegebenen Schwellenwert zu vergleichen, wobei der zweite Schwellenwert einer höheren Konzentration der zumindest einen gas förmigen Verbindung als der erste Schwellenwert entspricht , und bei Überschreiten des ersten Schwellenwerts eine Ausgabe eines Alarms zu bewirken und bei Überschreiten des zweiten Schwellenwerts die Unterbrechung der Energiezufuhr zu bewirken .

Im Unterschied zu der vorstehenden Weiterbildung erfolgt gemäß dieser alternativen Weiterbildung eine mehrstufige Bewertung der j eweils erfassten Konzentration der betrachteten gas förmiger Verbindungen durch die Auswerteeinrichtung . Dabei wird als Ergebnis des Vergleichs mit dem ersten vorgegebenen Schwellenwert zunächst die Ausgabe eines Alarms von der Auswerteeinrichtung bewirkt , wenn die erfasste Konzentration der einen gas förmigen Verbindung oder der mehreren Verbindungen in dem Gasgemisch den ersten Schwellenwert überschreitet . Als Ergebnis des weiteren Vergleichs mit dem zweiten vorgegebenen Schwellenwert wird von der Auswerteeinrichtung ergänzend die Unterbrechung der Energieversorgung bewirkt , wenn die erfasste Konzentration auch den zweiten Schwellenwert , welcher einer höheren Konzentration entspricht , überschreitet . Im Fall der Überschreitung des zweiten Schwellenwerts kann von der Auswerteeinrichtung gegebenenfalls ergänzend die Ausgabe eines von dem bei Überschreiten des ersten Schwellenwerts bewirkten Alarm unterscheidenden weiteren Alarms bewirkt werden . Die Ausgabe dieses weiteren Alarms sollte dabei vorzugsweise vor der Unterbrechung bewirkt wird, sofern diese auch eine Unterbrechung der Versorgung der Überwachungseinrichtung zur Folge hat .

Gemäß einer weiteren Weiterbildung der Überwachungseinrichtung ist die Auswerteeinrichtung ferner ausgestaltet , mit einer Steuereinrichtung des Schienenfahrzeugs signaltechnisch verbunden zu werden, wobei die Steuereinrichtung ausgestaltet ist , die Ausgabe zumindest des Alarms an eine das Schienenfahrzeug führende Person über eine Mensch-Maschine-Schnittstelle und/oder die Unterbrechung der Energiezufuhr zu der Anzahl Leistungskondensatoren des Stromrichters zu bewirken .

Ergänzend zu der Ausgabe des Alarm kann die Steuereinrichtung auch weitere , von der Überwachungseinrichtung bereitgestellte Informationen, insbesondere Messwerte zu einer Konzentration brand- bzw . explosions fähiger Verbindungen, eine Temperatur in dem Stromrichtergehäuse und weitere erfasste Messdaten, über die Mensch-Maschine-Schnittstelle ausgeben . Eine geeignete Mensch-Maschine-Schnittstelle ist dabei insbesondere ein Bildschirm bzw . Display im Führerstand des Schienenfahrzeugs . Nach dieser Weiterbildung ist die Überwachungseinrichtung mit einer Steuerungsebene des Schienenfahrzeugs signaltechnisch verbunden, welche alternativ oder ergänzend eine Ausgabe eines Alarms sowie eine Unterbrechung der Energiezufuhr bewirken kann . Eine solche Steuereinrichtung kann insbesondere eine Stromrichtersteuerung, eine dieser übergeordnete Antriebssteuerung oder eine zentrale Zugsteuerung des Schienenfahrzeugs sein . Im Unterschied zu einem vorstehend beschriebenen direkten Bewirken eines Öf fnens beispielsweise eines Leistungsschalters bzw . Hauptschalters durch die Überwachungseinrichtung mittels einer Sicherheitsschlei fe erfolgt ein entsprechendes Bewirken vielmehr in indirekter Weise über die übergeordnete Steuereinrichtung, mit der die Überwachungseinrichtung signaltechnisch verbunden ist . Insbesondere kann die übergeordnete Steuereinrichtung bei einer Entscheidung darüber, ob ein von der Überwachungseinrichtung signalisierte Alarm bzw . eine Anforderung für eine Unterbrechung tatsächlich bewirkt wird, weitere ihr bekannte Zustände und Parameter des Schienenfahrzeugs berücksichtigen .

Gemäß einer weiteren Weiterbildung der Überwachungseinrichtung ist die Auswerteeinrichtung in oder an dem Gehäuse des Stromrichters angeordnet , wobei insbesondere die Auswerteeinrichtung und der zumindest eine Gassensor in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind .

Grundsätzlich kann die Auswerteeinrichtung der Überwachungseinrichtung an einem beliebigen Ort in oder an dem Gehäuse des zu überwachenden Stromrichters und der zumindest eine Gassensor in dem Gehäuse und vorzugsweise im Umfeld der Leistungskondensatoren angeordnet werden . Für eine einfache Nachrüstung bestehender Stromrichter können diese Komponenten j edoch vorzugsweise in einem gemeinsamen Gehäuse der Überwachungseinrichtung angeordnet sein, welches an einem zentralen Ort innerhalb des Stromrichtergehäuses befestigt wird . Alternativ kann ein solches gemeinsames Gehäuse auch an einem Ort an dem Stromrichtergehäuse bzw . an dessen Außenseite befestigt werden, wobei eine unmittelbare fluidische Verbindung des Gassensors mit der Atmosphäre im Innenraum des Stromrichtergehäuses sichergestellt werden muss , beispielsweise durch eine geeignete , gegebenenfalls speziell geschaf fene Öf fnung an dem Stromrichtergehäuse , an welcher der Gassensor angeordnet ist .

Für den Betrieb der Überwachungseinrichtung ist diese über geeignet ausgestaltete elektrische Schnittstellen mit Leitungen einer Energieversorgung sowie Signalleitungen zu verbinden . Sofern mehrere Gassensoren in dem Stromrichtergehäuse vorgesehen werden, kann in dem Gehäuse der Überwachungseinrichtung beispielsweise ein Gassensor vorgesehen sein, das Gehäuse dabei zumindest in dem Bereich des Gassensors eine Öf fnung zum Gasvolumen in dem Gehäuse des Stromrichters aufweisen, während ein oder mehrere weitere Gassensoren über geeignete Schnittstellen und Leitungen mit der Überwachungseinrichtung verbunden werden . Dies ermöglicht vorteilhaft eine flexible Anordnung der Gassensoren an für die Erfassung geeigneten Orten innerhalb des Stromrichtergehäuses , insbesondere wenn die Leistungskondensatoren örtlich verteilt innerhalb des Stromrichtergehäuses angeordnet sind .

Gemäß einer weiteren Weiterbildung der Überwachungseinrichtung ist der zumindest eine Gassensor als ein MEMS- oder ein Infrarot-Gassensor ausgestaltet .

Insbesondere bekannte MEMS (Microelectromechanical-system) - Gassensoren sind aufgrund ihrer Robustheit sowie einer nicht erforderlichen Kalibrierung in besonderer Weise für den Einsatz in Stromrichtern von Schienenfahrzeugen geeignet . Ein solcher Gassensor beispielsweise derart ausgestaltet sein, dass dieser die Brennbarkeit eines Gasgemisches erkennt und somit der Auswerteeinrichtung bereits ohne einen zusätzlichen Vergleich mit einem oder mehreren Schwellenwerten eine Brandgefahr signalisieren kann . Alternativ sind ebenso Infrarot-Gassensoren einsetzbar, welche insbesondere eine zuverlässige Detektion von Kohlenwasserstof fverbindungen sicherstellen und damit eine vergleichbare Überwachungsgüte wie MEMS-Gassensoren bereitstellen .

Gemäß einer weiteren Weiterbildung der Überwachungseinrichtung ist die Auswerteeinrichtung ferner ausgestaltet , eine zeitliche Historie der erfassten Konzentrationen zu generieren .

Das Generieren einer Historie der von dem zumindest einen Gassensor erfassten Konzentration ermöglicht insbesondere eine zeitliche Korrelation zwischen Betriebsabläufen des Stromrichters und dem Erfassen erhöhter Konzentrationen bestimmter Verbindungen, woraus Rückschlüsse auf einen möglichen Fehlerfall eines Leistungskondensators getrof fen werden können . Um eine solche , beispielsweise in einem Datenspeicher der Auswerteeinrichtung gespeicherte , Historie auch während eines Zeitraums , in welchem die Überwachungseinrichtung nicht mit elektrischer Energie versorgt wird, bereitstellen zu können, kann die Überwachungseinrichtung ergänzend eine lokale Energiequelle , beispielsweise eine wiederaufladbare Batterie , umfassen .

Gemäß einer weiteren Weiterbildung der Überwachungseinrichtung umfasst diese ferner zumindest einen Temperatursensor, welcher mit der Auswerteeinrichtung signaltechnisch verbunden ist und mittels welchem eine Temperatur in dem Gehäuse des Stromrichters und/oder eine Temperatur eines j eweiligen Leistungskondensators oder dessen unmittelbaren Umgebung erfassbar ist .

Wie vorstehend beschrieben, hat insbesondere die Temperatur in dem Kondensatorgehäuse einen Einfluss auf die Bildung von Pyrolysegasen . Die Auswerteeinrichtung kann die erfasste Temperatur somit beispielsweise vorteilhaft für die Auswahl von Schwellenwerten für den Vergleich mit erfassten Konzentrationen einer oder mehrerer verschiedener brennbarer Verbindungen berücksichtigen . Ein zweiter Aspekt der Erfindung betri f ft einen Stromrichter für ein Schienenfahrzeug, wobei der Stromrichter zumindest einen Leistungskondensator und Leistungshalbleiterschalter umfasst , welche in einem gemeinsamen, zumindest im Wesentlichen geschlossenen Gehäuse angeordnet sind . Kennzeichnend weist der Stromrichter eine Überwachungseinrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung auf .

Wie vorstehend beschrieben, kann der Stromrichter insbesondere als ein Traktions- oder als ein Hil fsbetriebestromrichter eines Schienenfahrzeugs ausgestaltet sein .

Ein dritter Aspekt der Erfindung betri f ft ein Verfahren zum Überwachen eines Stromrichters eines Schienenfahrzeugs , wobei der Stromrichter zumindest eine j eweilige Anzahl Leistungskondensatoren und Leistungshalbleiterschalter umfasst , welche in einem gemeinsamen, zumindest im Wesentlichen geschlossenen Gehäuse angeordnet sind . Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet , dass eine Überwachungseinrichtung in und/oder an dem Gehäuse des Stromrichters angeordnet wird, wobei die Überwachungseinrichtung eine Auswerteeinrichtung und zumindest einen mit dieser signaltechnisch verbundenen Gassensor umfasst , dass von dem zumindest einen Gassensor eine Konzentration zumindest einer brennbaren gas förmigen Verbindung in dem Gehäuse des Stromrichters erfasst wird, und dass von der Auswerteeinrichtung abhängig von der erfassten Konzentration der zumindest einen brennbaren gas förmigen Verbindung eine Unterbrechung einer Energiezufuhr zu der Anzahl Leistungskondensatoren des Stromrichters bewirkt wird .

Ein vierter Aspekt der Erfindung betri f ft schließlich eine Verwendung einer Überwachungseinrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung zur Nachrüstung einer Überwachung einer Anzahl Leistungskondensatoren eines Stromrichters eines Schienenfahrzeugs , insbesondere eines Stromrichters eines elektrischen Antriebsstrangs eines Schienenfahrzeugs .

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Aus führungsbeispielen erläutert . Dabei zeigen :

FIG 1 ein Schienenfahrzeug mit einem elektrischen Antriebsstrang für einen Betrieb an einem Wechselstrom-Versorgungsnetz ,

FIG 2 ein Schienenfahrzeug mit einem elektrischen Antriebsstrang für einen Betrieb an einem Gleichstrom-Versorgungsnetz ,

FIG 3 einen elektrischen Antriebsstrang für einen Betrieb an einem Wechselstrom-Versorgungsnetz ,

FIG 4 einen elektrischen Antriebsstrang für einen Betrieb an einem Gleichstrom-Versorgungsnetz , und

FIG 5 eine erste Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung in einem Antriebsstrang,

FIG 6 eine zweite Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung in einem Antriebsstrang, und

FIG 7 eine dritte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung in einem Antriebsstrang .

Aus Gründen der Übersichtlichkeit werden in den Figuren für gleiche bzw . gleich oder nahezu gleich wirkende Komponenten dieselben Bezugs zeichen verwendet .

FIG 1 zeigt schematisch ein Schienenfahrzeug TZ in einer Seitenansicht . Das Schienenfahrzeug TZ ist beispielhaftes als ein Triebzug für den Personentransport mit einer Mehrzahl Wagen ausgestaltet , wobei lediglich ein Endwagen EW sowie ein mit diesem gekoppelter Mittelwagen MW dargestellt sind . Beide Wagen verfügen über einen j eweiligen Wagenkasten WK, welcher sich über Drehgestelle in Form eines Triebdrehgestells TDG mit darin angeordneten Antriebsmotoren AM bzw .

Lauf drehgestellen LDG ohne Traktionsmotoren auf nicht dargestellten Schienen eines Gleises abstützt . Das Schienenfahrzeug TZ bewegt sich auf den Schienen in den durch diese vorgegebenen Fahrtrichtungen FR .

In dem Endwagen EW sind schematisch Komponenten eines elektrischen Antriebsstrangs AS eines an einem Wechselstrom- Versorgungsnetz betriebenen Schienenfahrzeugs TZ angegeben . Diese Komponenten sind üblicherweise in speziellen Bereichen innerhalb des Wagenkastens WK, im Unterflurbereich, im Dachbereich oder auch verteilt über mehrere Wagen des Schienenfahrzeugs TZ angeordnet . Weitere Komponenten des Antriebsstrangs AS , beispielsweise eine Traktionsbatterie , sowie für den Betrieb der Komponenten erforderliche Hil fsbetriebe sind ergänzend vorgesehen, in der FIG 1 j edoch nicht speziell dargestellt .

Uber einen beispielhaft im Dachbereich des Endwagens EW angeordneten Stromabnehmer PAN ist der Antriebsstrang AS mit einer nicht dargestellten Oberleitung des Wechselstrom- Versorgungsnetzes elektrisch verbindbar, wobei die Oberleitung beispielsweise einen Einphasenwechselstrom führt . Der Wechselstrom wird einer netzseitigen Primärwicklung eines Antriebstrans formators ATR zugeführt , in welchem das netzseitige Spannungsniveau von beispielsweise 15kV, 16 , 7Hz oder 25kV, 50Hz auf ein niedrigeres Spannungsniveau trans formiert wird . Eine Sekundärwicklung des Antriebstrans formators ATR ist mit einem netzseitigen Stromrichter 4QS , beispielsweise einem Vierquadrantensteiler, verbunden, welcher den Wechselstrom gleichrichtet .

Der netzseitige Stromrichter 4QS speist einen Gleichspannungs zwischenkreis ZK, welcher wiederum einen lastseitigen Stromrichter PWR, beispielsweise einen Pulswechselrichter, speist . In dem Gleichspannungs zwischenkreis ZK sind ein oder mehrere Zwischenkreiskondensatoren angeordnet , welche als elektrische Energiespeicher insbesondere einer Glättung der Gleichspannung dienen . Der lastseitige Stromrichter PWR generiert aus der Gleichspannung des Gleichspannungs zwischenkreises ZK eine Dreiphasenwechselspannung variabler Frequenz und Amplitude , mit welcher die Statorwicklungen von beispielhaft zwei in dem Triebdrehgestell TDG des Endwagens EW angeordneten Antriebsmotoren TM gespeist werden . Gesteuert wird die Funktion insbesondere des netzseitigen 4QS und des lastseitigen Stromrichters PWR in bekannter Weise von einer Steuereinrichtung ST des Antriebsstrangs AS , wobei die auch j eweilige Steuereinrichtungen für die Stromrichter vorgesehen sein können .

FIG 2 zeigt schematisch ein dem Schienenfahrzeug TZ der FIG 1 entsprechendes Schienenfahrzeug TZ mit einem alternativen Antriebsstrang AS . In diesem Beispiel ist der Stromabnehmer PAN mit einer wiederum nicht dargestellten Oberleitung eines Gleichstrom-Versorgungsnetzes verbindbar . Insbesondere im Nahverkehrsbereich wird häufig anstelle einer Oberleitung eine Stromschiene parallel zu dem Gleis geführt , mit welcher der Antriebsstrang AS über einen oder mehrere Seitenstromabnehmer, die beispielsweise im Bereich der Wagenkastenenden oder der Drehgestelle angeordnet sind, verbindbar ist . Der Gleichstrom des Versorgungsnetzes wird über ein Eingangs filter bzw . Netz filter NF dem Gleichspannungs zwischenkreis ZK des Antriebsstrangs AS zugeführt , wobei das Netz filter NF beispielsweise eine Filterinduktivität in Form einer Drossel sowie und einen Kondensator umfasst , wobei der Kondensator ebenso die Funktion eines Zwischenkreiskondensators ZK des Antriebsstrangs AS erfüllen kann .

FIG 3 zeigt schematisch den beispielhaften Antriebsstrang AS des Schienenfahrzeugs TZ der FIG 1 , wobei nicht alle vorstehend genannten Komponenten des Antriebsstrangs AS nochmals dargestellt sind . So ist beispielsweise nur eine Sekundärwicklung des von einem Wechselstrom-Versorgungsnetz gespeisten Antriebstrans formators ATR sowie nur ein Antriebsmotor AM angegeben . In dem Antriebsstrang AS ist die Sekundärwicklung des Antriebstrans formators ATR mit dem netzseitigen Stromrichter 4QS verbunden . Der netzseitige Stromrichter 4QS ist als ein Vierquadrantensteiler ausgestaltet , welcher die eingangsseitig von dem Antriebstrans formator ATR bereitgestellte Wechselspannung in eine Gleichspannung wandelt und ausgangsseitig bereitstellt . Die Wandlung erfolgt dabei mittels Leistungshalbleiterschaltern bzw . Leistungstransistoren, welche beispielsweise auf Basis von Halbleitern aus Sili zium verwirklicht sind . Jeweils zwei Leistungstransistoren sind in einem Schaltzweig elektrisch in Reihe geschaltet , dessen mittlerer Anschlusspunkt mit einem j eweiligen Eingang des netzseitigen Stromrichters 4QS verbunden ist . Die äußeren Anschlusspunkte der Schaltzweige sind hingegen mit einem j eweiligen Ausgang des netzseitigen Stromrichters 4QS verbunden .

Über die Ausgänge speist der netzseitige Stromrichter 4QS einen Gleichspannungs zwischenkreis ZK, welcher wiederum mit Eingängen des lastseitigen Stromrichters PWR verbunden ist . Der lastseitige Stromrichter PWR ist beispielhaft als ein Pulswechselrichter ausgestaltet , welcher die eingangsseitige anliegende Gleichspannung in eine Wechselspannung variabler Spannungshöhe und Frequenz wandelt und an Ausgängen bereitstellt . Die Wandlung erfolgt wiederum mittels Leistungshalbleiterschaltern bzw . Leistungstransistoren . Im Unterschied zum netzseitigen Stromrichter 4QS weist der lastseitige Stromrichter PWR für die beispielhaft drei Phasen der Statorwicklung SW des Antriebsmotors AM drei bzw . ein ganz zahliges Viel faches von drei parallelen Schalt zweigen mit j eweils zwei in Reihe geschalteten Leistungshalbleiterschaltern auf . Der von dem lastseitigen Stromrichter PWR gespeiste Antriebsmotor AM ist beispielsweise als eine Drehstrom-Asynchronmaschine oder als eine permanentmagneterregte Drehstrom-Synchronmaschine ausgestaltet . In dem Gleichspannungs zwischenkreis ZK sind nach der FIG 3 mehrere elektrisch parallel geschaltete Zwischenkreiskondensatoren CZK angeordnet , wobei den drei Phasen bzw . Schalt zweigen des lastseitigen Stromrichters PWR j eweils ein Zwischenkreiskondensator CZK zugeordnet ist . Wie durch die strichpunktierte Umrandung beispielhaft angedeutet , sind die Zwischenkreiskondensatoren CZK zusammen mit den Leistungshalbleiterschaltern sowie zu diesen antiparallel geschalteten Freilauf dioden der Schaltzweige in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet . Die Leistungshalbleiterschalter in dem lastseitigen Stromrichter PWR werden von einer Steuereinrichtung ST angesteuert , was durch sechs senkrechte gestrichelte Pfeile ausgehend von der Steuereinrichtung ST dargestellt ist . In gleicher Weise steuert die Steuereinrichtung ST auch, wie vorstehend beschrieben, die Leistungshalbleiterschalter des netzseitigen Stromrichter 4QS , was j edoch in der FIG 3 nicht speziell dargestellt ist .

FIG 4 zeigt schematisch den beispielhaften Antriebsstrang des Schienenfahrzeugs TZ der FIG 2 , wobei wiederum nicht alle Komponenten des Antriebssystems AS nochmals dargestellt sind . Der Antriebsstrang AS ist ausgestaltet , mit einem Gleichstrom-Versorgungsnetz über einen Stromabnehmer verbunden zu werden, wobei der Gleichstrom beispielhaft über ein Eingangs filter bzw . Netz filter NF bestehend aus einer Filterinduktivität FL in Form einer Drossel sowie den Zwischenkreiskondensatoren CZK dem lastseitigen Stromrichter PWR zugeführt wird . Die Filterinduktivität FL bildet zusammen mit dem Zwischenkreiskondensator CZK einen Serienschwingkreis , welcher auf die Frequenzen der zu filternden Störströme abgestimmt ist . Der lastseitige Stromrichter PWR ist wiederum als ein Pulswechselrichter ausgestaltet , welcher die eingangsseitig anliegende Gleichspannung des Gleichspannungs zwischenkreises ZK gesteuert durch die Steuereinrichtung ST in eine Dreiphasen- Wechselspannung variabler Spannungshöhe und Frequenz wandelt , mit welcher die drei Phasen der Statorwicklung SW des Antriebsmotors AM gespeist werden .

FIG 5 zeigt schematisch eine erste Ausgestaltung und Anordnung einer Überwachungseinrichtung UE in einem Antriebsstrang AS eines Schienenfahrzeugs TZ . Der dargestellte Antriebsstrang AS entspricht dabei dem der FIG 1 und 3 bzw . FIG 2 und 4 , wobei weitere Komponenten des Antriebsstrangs wie der Trans formator, der netzseitige Stromrichter oder eine Netz filterinduktivität nicht dargestellt sind . Der beispielhafte Antriebsstrang AS ist über einen Stromabnehmer PAN sowie einen Hauptschalter HS mit einem streckenseitigen Versorgungsnetz verbunden, wobei der Hauptschalter HS in bekannter Weise dazu dient , eine elektrische Verbindung des Antriebsstrang AS mit dem Versorgungsnetz herzustellen bzw . diese zu trennen .

Die Überwachungseinrichtung UE ist in dem geschlossenen bzw . im Wesentlichen geschlossen Gehäuse des lastseitigen Stromrichters PWR angeordnet . Nach dem Beispiel der FIG 5 sind sowohl eine Auswerteeinrichtung AW als auch ein Gassensor GS in einem Gehäuse der Überwachungseinrichtung UE angeordnet , wobei der Gassensor GS mit der Auswerteeinrichtung AW sowohl signaltechnisch verbunden ist als auch von dieser mit der für die Funktion des Gassensors GS erforderlichen elektrischen Energie versorgt wird . Das Gehäuse der Überwachungseinrichtung UE weist beispielsweise Öf fnungen auf , um einer unmittelbare fluidischen Verbindung des Gassensors GS mit der Atmosphäre im Innenraum des Stromrichtergehäuses sicherzustellen .

Die Auswerteeinrichtung AW wird wiederum entsprechend weiteren Hil fsbetrieben des Antriebsstrangs AS , beispielsweise die Steuereinrichtung ST , mit elektrischer Energie versorgt . Ferner ist die Auswerteeinrichtung AW signaltechnisch mit dem Hauptschalter HS verbunden, wie es durch die feine gestrichelte Linie dargestellt ist . Diese Verbindung ist beispielsweise über eine Integration der Überwachungseinrichtung UE in eine Sicherheitsschlei fe des Schienenfahrzeugs verwirklicht . Damit ist die Auswerteeinrichtung AW in der Lage , eine Ansteuerung des Hauptschalters HS derart zu bewirken, dass dieser die elektrische Verbindung des Antriebsstrangs AS mit dem Versorgungsnetz trennt , wodurch insbesondere die Speisung elektrischer Energie in den lastseitigen Stromrichter PWR unterbunden wird .

Eine Aufgabe der Auswerteeinrichtung AW ist dabei die Bewertung der von dem Gassensor GS , beispielsweise einem MEMS-Gassensor , während des Betriebs des Stromrichters PWR erfassten Konzentrationen brennbarer Verbindungen von Pyrolysegasen in dem Gehäuse des Stromrichters PWR . Basierend auf von dem Gassensor GS bereitgestellten Daten bzw . Informationen bezüglich dieser Konzentrationen und gegebenenfalls einem Vergleich mit einem oder mehreren vorgegebenen und in der Auswerteeinrichtung gespeicherten Schwellenwerten stellt die Auswerteeinrichtung AW fest , ob die potenzielle Gefahr eines Brands in dem Stromrichtergehäuse besteht und steuert , sofern diese potenzielle Gefahr als gegeben festgestellt wurde , den Hauptschalter HS an bzw . löst eine solche Ansteuerung über die Sicherheitsschlei fe aus .

FIG 6 zeigt schematisch eine zweite Ausgestaltung und Anordnung einer Überwachungseinrichtung UE in einem Antriebsstrang AS eines Schienenfahrzeugs TZ , wobei der dargestellte Antriebsstrang AS beispielhaft dem der FIG 5 entspricht . Die Auswerteeinrichtung AW ist mit einer Mehrzahl Gassensoren GS über Signal- und Versorgungsleitungen verbunden, wobei die Gassensoren GS beispielhaft j eweils in unmittelbarer örtlicher Nähe zu den Leistungskondensatoren in dem Stromrichtergehäuse angeordnet sind . Ferner ist die Auswerteeinrichtung AW signaltechnisch mit einem Temperatursensor TS verbunden, welche vorzugsweise an einem zentralen Ort innerhalb des Stromrichtergehäuses oder auch zusammen mit der Auswerteeinrichtung AW in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein kann . Die von dem Temperatursensor TS erfasste Temperatur im Innenraum des Stromrichters PWR kann von der Auswerteeinrichtung AW beispielsweise ergänzend für die Feststellung einer potenziellen Gefahr eines Brands in dem Stromrichtergehäuse berücksichtigt werden .

Die Auswerteeinrichtung AW nach der zweiten Ausgestaltung ist signaltechnisch mit der Steuereinrichtung ST verbunden, welche abhängig von empfangenen Signalen der Auswerteeinrichtung AW einen Alarm al ausgibt oder, beispielsweise wiederum über eine Sicherheitsschlei fe oder eine übergeordnete Antriebs- bzw . Fahrzeugsteuerung, eine Ansteuerung des Hauptschalters HS bewirkt . Ein Alarmsignal al kann von der Steuereinrichtung ST dabei beispielsweise ausgegeben werden, wenn die Auswerteeinrichtung AW zunächst einen Anstieg der Konzentration brennbarer Verbindungen feststellt , diese j edoch noch nicht in einem kritischen Bereich liegt . Ein solches Alarmsignal al bewirkt beispielsweise die Ausgabe einer Alarmmeldung auf einem Display im Führerstand des Schienenfahrzeugs TZ . Aufgrund dieser Alarmmeldung kann die das Schienenfahrzeug führende Person weitere Schritte , beispielsweise zunächst eine Sichtkontrolle des betrof fenen Stromrichters , durchführen bzw . veranlassen, dass eine solche bei einer nächsten Wartung des Schienenfahrzeugs durchgeführt wird . Die Ausgabe einer Alarmmeldung al von der Steuereinrichtung ST ist in gleicher Weise bei Ansteuerung des Hauptschalters HS sinnvoll , um der fahrzeugführenden Person die Ursache für die Ansteuerung mitzuteilen .

FIG 7 zeigt schließlich eine dritte Ausgestaltung und Anordnung einer Überwachungseinrichtung in einem Antriebsstrang AS eines Schienenfahrzeugs TZ , wobei der Antriebsstrang AS wiederum beispielhaft dem der FIG 5 bzw .

FIG 6 entspricht . Die Auswerteeinrichtung AW ist wiederum mit verteilt in dem Stromrichtergehäuse angeordneten mehreren Gassensoren GS verbunden . Dabei ist die Auswerteeinrichtung AW selbst j edoch nicht im Innenraum des Stromrichtergehäuses angeordnet , sondern beispielsweise außerhalb in einem separaten Gehäuse . Ferner ist die Auswerteeinrichtung AW ausgestaltet , sowohl direkt , insbesondere über eine Sicherheitsschlei fe , als auch indirekt über eine Steuereinrichtung ST eine Ansteuerung des Hauptschalters HS sowie die Ausgabe einer Alarmmeldung zu bewirken .

Weitere , in den FIG 5 bis 7 nicht dargestellte , Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung UE sowie deren Anordnung, einschließlich Kombinationen der dargestellten Ausgestaltungen, können ebenfalls verwirklicht werden .

Be zugs Zeichen

4QS Netzseitiger Stromrichter al Alarmmeldung

AM Antriebsmotor

AS Antriebsstrang

ATR Antriebstrans formator

AW Auswerteeinrichtung

CZK Zwischenkreiskondensator

EW Endwagen

FL Filterinduktivität

FR Fahrtrichtung

GS Gassensor

HS Hauptschalter

LDG Lauf drehgestell

MW Mittelwagen

NF Eingangs filter, Netz filter

PAN Stromabnehmer

PWR Lastseitiger Stromrichter

SRG Stromrichtergehäuse

ST Steuereinrichtung

SW Statorwicklung

TDG Triebdrehgestell

TS Temperatursensor

TZ Triebzug

UE Überwachungseinrichtung

WK Wagenkasten

Zwischenkreis , Gleichspannungs zwischenkreis