Thermische Modellierung eines doppelstöckigen Wagenkastens für Next Generation Train

Kurzfassung

Die wachsenden Komfortansprüche der Reisenden, die aufgrund des Klimawandels immer extremer werdenden Witterungsbedingungen sowie der grenzüberschreitende Schienenverkehr über verschiedene Klimazonen erfordern einen erhöhten Energieaufwand für die Klimatisierung der Fahrgasträume und der Führerstände. Dem gegenüber steht die Forderung der Betreiber und der Politik nach energieeffizienteren Schienenfahrzeugen. Darüber hinaus müssen thermische Eigenschaften von neuartigen Materialien, die durch den angestrebten Leichtbau vermehrt in Schienenfahrzeugen Anwendung finden, untersucht werden. Zur Ermittlung äußerer und innerer Einflussfaktoren, wie Wärme- und Feuchtigkeitslasten, wurde mittels der Human Comfort Bibliothek der XRG Simulation GmbH ein thermisches Wagenkastenmodell entwickelt, welches neben der Geometrie, den verwendeten Materialien und den bahnspezifischen Normen und Vorschriften das Wohlbefinden der Fahrgäste berücksichtigt. Das thermische Wagenkastenmodell wurde in einen virtuellen Prüfstand, der mit Hilfe der auf der DLR-Bibliothek AlternativeVehicles basierenden RailwayVehicles Bibliothek aufgebaut ist, integriert. Durch die Kopplung der thermischen Modelle mit den Schienenfahrzeugmodellen werden strecken-, geschwindigkeits- und wetterabhängige Simulationen ermöglicht. In Anbetracht der Herausforderungen, die heute an moderne Schienenfahrzeuge gestellt werden, wurden mehrere Situationen wie z.B. Fahrt an einem sonnigen Sommertag, Fahrt in einer eisigen Winternacht sowie Fahrten mit Voll-, Teil- und Nullbesetzung untersucht und Heiz- und Kühlleistungsbedarfe ermittelt. Aus den Simulationsergebnissen werden Anforderungen an die Auslegung der elektrischen Bordnetze abgeleitet um somit zu einer sicheren Versorgung der Komforteinrichtungen beizutragen.