Thermische 3D-Simulation des Fahrgastraums vom doppelstöckigen Wagen des Next Generation Train

Abstract

In Anbetracht der Herausforderungen, die heute an die Klimatisierung von Schienenfahrzeugen hinsichtlich der Energieeffizienz und Fahrgastkomfort gestellt werden, wurde im Rahmen des DLR-Projektes Next Generation Train (NGT) ein thermisches Wagenkastenmodell in der Modellierungssprache MODELICA entwickelt. Mit dem Modell werden realitätsnah die Wärmeflüsse im Wagenkasten ermittelt und dabei sowohl die Fahrzeugdynamik (Geschwindigkeit, Wagenkastenneigung, etc.), als auch die Umgebungseinflüsse (Außentemperatur, Sonneneinstrahlung, Tunnel, etc.) berücksichtigt. Darüber hinaus ist durch die Verwendung der numerischen Strömungsmechanik (computational fluid dynamics, CFD) eine detaillierte Simulation des Fahrgastraums inklusive Fahrgasteinfluss möglich. In der aktuellen Modellversion sind 288 kubische Zellen auf jeder Ebene eines Doppelstockwagens implementiert. Die direkte Kopplung der beschriebenen Aspekte in einem Modell erlaubt eine ganzheitliche thermische Simulation des Wagenkastens im realitätsnahen Umfeld. In diesem Beitrag wird das Modell und die Möglichkeiten seines Einsatzes vorgestellt.