Entwurf eines Kombiprüfzyklus für Bahnklimaanlagen

Abstract

In Zusammenarbeit mit der DB-Systemtechnik in München, wurden im Rahmen des Projekts Kombiprüfzyklus für Schienenfahrzeugklimaanlagen mehrere Prüfzyklen entwickelt. Hierzu gehört unter anderem ein Leistungsnachweis der Kühlleistung in den jeweiligen Betriebspunkten der zu untersuchenden Klimageräte, aber auch Stresstests zur Validation der Betriebssicherheit bei hohen Außentemperaturen und extremen Kälteanforderungen. Neben anderen zu prüfenden Fragestellungen gilt auch dem DB-Energie-Verbrauchszyklus (DC2013) und seiner Anwendbarkeit am LUDEK besondere Aufmerksamkeit. Für die Ausarbeitung dieser Prüfzyklen wurden zuerst auf Basis einer Kaltdampfklimaanlage die systemischen Zusammenhänge der einzelnen Komponenten und ihre Auswirkungen auf die Kälteleistung der Anlage untersucht. Darüber hinaus wurden Analysen auf Basis der von der DB Systemtechnik zur Verfügung gestellten Daten der Klimasysteme von ICE 1 und ICE 2 durchgeführt. Erweitert durch die Vielzahl an Komponenten und Parametern wurden die systemischen Zusammenhänge bezüglich ihrer thermodynamischen Zusammenhänge aber vor allem bezüglich der möglichen Schadensfälle und deren Auswirkungen auf das Gesamtsystem analysiert und tabelliert. Letzteres kann zukünftig z.B. für eine prädiktive Instandhaltung (Schadens- und Zustandsevaluation auf Basis messbarer Größen) genutzt werden. Nachfolgende Untersuchungen vertieften das Verständnis bzgl. der energetischen Zusammenhänge der einzelnen Komponenten sowie der dabei verwendeten Parameter und ihre Auswirkungen auf die Kälteleistung der Gesamtanlage. Auf Basis der erarbeiteten thermodynamischen Formalismen sowie einer Vielzahl von Parametervariationen und ihre Auswirkungen auf die jeweilige Komponente, konnten sowohl energetische als auch systemische Zusammenhänge herausgearbeitet werden. Die gewonnenen Erkenntnisse flossen im Anschluss in die Ausarbeitung diverser Prüfzyklen welche zum einen die Integration der Klimageräte in den Klimaanlagen Prüfstand LUDEK berücksichtigen aber eben auch die verschiedenen Leistungsanforderungen an die Klimageräte berücksichtigen. Diese Prüfzyklen umfassen neben der Erfassung der Leistungsdaten im Betriebspunkt auch einen Stresstest sowie den DB-Energie-Verbrauchszyklus (DC2013). Die durchgeführten Arbeiten wurden im Rahmen der Klaproth-Stiftung gefördert.