КОЛЕЙНОЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО, В ЧАСТНОСТИ РЕЛЬСОВОЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО, С ФИЛЬТРОМ ПАРАЗИТНОГО ТОКА Российский патент 2013 года по МПК H02M1/12 

Для уменьшения паразитного излучения колейных транспортных средств, которые, наряду с рельсовыми транспортными средствами, могут быть так называемыми монорельсовыми транспортными средствами или колейными, соответственно, направляемыми по колее транспортными средствами на резиновом ходу, может быть предусмотрен в зависимости от соответствующих условий фильтр паразитного тока. Для такого фильтра паразитного тока, который на основании своей функции часто называется также фильтром электромагнитной совместимости (EMV) и который обычно предусмотрен в ветви главного тока транспортного средства, на основании высоких возникающих напряжений, например, 25 кВ, а также больших токов, требуются, как правило, сравнительно большие конструктивные элементы. За счет этого на практике возникают трудности при размещении этих конструктивных элементов вместе с другими конструктивными элементами высоковольтного оборудования на крыше соответствующего колейного транспортного средства из-за ограниченности имеющегося там места. Это приводит к тому, что часто невозможно оптимальное пространственное расположение необходимых для фильтра паразитного тока конструктивных элементов. Во многих случаях это приводит в конечном итоге к тому, что эффективный диапазон частот фильтра паразитного тока значительно ограничен в сторону более высоких частот.

В основу данного изобретения положена задача создания колейного транспортного средства с особенно простым по своей конструкции и одновременно особенно эффективным фильтром паразитного тока.

Эта задача решена, согласно изобретению, с помощью колейного транспортного средства, в частности, рельсового транспортного средства, содержащего для уменьшения паразитного излучения рельсового транспортного средства фильтр паразитного тока, при этом фильтр паразитного тока имеет опирающийся через опорный изолятор на крышу рельсового транспортного средства индуктивный конструктивный элемент, и в опорный изолятор интегрирован по меньшей мере один другой конструктивный элемент фильтра паразитного тока.

Колейное транспортное средство, согласно изобретению, является предпочтительным, поскольку оно имеет фильтр паразитного тока с особенно простой конструкцией. При этом в изобретении используется то, что фильтры паразитного тока выполнены, как правило, дискретно, т.е. состоят из одного или нескольких конструктивных элементов, в частности, индуктивностей и конденсаторов. При этом относительно потенциалов напряжения, на которых находятся контактные выводы конструктивных элементов фильтра паразитного тока, имеются, с одной стороны, такие конструктивные элементы, контактные выводы которых лежат на обеих сторонах на потенциале высокого напряжения. Эти конструктивные элементы необходимо удерживать на расстоянии и электрически изолировать от кузова вагона, соответственно, крыши колейного транспортного средства, поскольку иначе могут возникать электрические дуги и короткие замыкания между находящимися под высоким напряжением конструктивными элементами и заземленным кузовом вагона. С другой стороны, фильтр паразитного тока имеет обычно также такие конструктивные элементы, у которых первый контактный вывод лежит на потенциале высокого напряжения, а второй контактный вывод - на потенциале массы. При этом потенциал массы обычно реализован с помощью электрически проводящего соединения с кузовом вагона.

Согласно изобретению, фильтр паразитного тока колейного транспортного средства имеет опирающийся через опорный изолятор на крышу колейного транспортного средства индуктивный конструктивный элемент, который может быть, например, катушкой, соответственно, дросселем, опирающимся на опорный изолятор, т.е. удерживаемый на расстоянии от крыши колейного транспортного средства. Предпочтительно, в этот опорный изолятор интегрирован в по меньшей мере один другой конструктивный элемент фильтра паразитного тока. За счет этого предпочтительно значительно сокращаются затраты на соединение индуктивного конструктивного элемента с другим конструктивным элементом фильтра паразитного тока. Это означает, что можно предпочтительно полностью или частично отказаться от отрезков высоковольтных проводов, с помощью которых необходимо соединять соответствующие конструктивные элементы. Это является предпочтительным, в частности, также потому, что соответствующие отрезки проводов необходимо снабжать концевыми заделками, для исключения проникновения влаги в кабель, за счет чего возникают дополнительные затраты труда и расходы.

Кроме того, за счет того, что другой конструктивный элемент фильтра паразитного тока интегрирован в опорный изолятор, предпочтительно можно отказаться от необходимых иначе чисто механических опорных изоляторов. Это приводит также к тому, что больше не требуются приваренные к каркасу кузова вагона пластины. Таким образом, за счет упрощенной конструкций фильтра паразитного тока колейного транспортного средства, согласно изобретению, значительно уменьшаются в целом конструктивные затраты, что одновременно приводит к уменьшению затрат на монтаж, а также к уменьшению веса.

Кроме того, на основании более простой конструкции фильтра паразитного тока можно достигать улучшенных аэродинамических характеристик, что приводит, в частности, в колейных транспортных средствах в виде высокоскоростных поездов как к улучшенным акустическим свойствам, так и к слегка уменьшенному сопротивлению движения. Однако в течение всего срока службы это означает для каждого колейного транспортного средства экономию энергии, за счет чего предпочтительно сокращаются эксплуатационные расходы и выброс CO₂ в окружающую среду.

Другое существенное преимущество колейного транспортного средства, согласно изобретению, состоит в том, что интегрированный в опорный изолятор, включенный предпочтительно между проводом высокого напряжения и кузовом вагона колейного транспортного средства по меньшей мере один другой конструктивный элемент может быть соединен по кратчайшему пути с ветвью главного тока, т.е. проводом высокого напряжения, за счет отказа от соединительного провода. За счет этого минимизируется паразитная индуктивность, так что значительно повышается резонансная частота схемы фильтрации. На практике это приводит к сильному улучшению эффективности фильтра паразитного тока.

В соответствии с одной особенно предпочтительной модификацией, колейное транспортное средство, согласно изобретению, выполнено так, что опорный изолятор имеет полую изоляционную трубу, в которой расположен по меньшей мере один другой конструктивный элемент фильтра паразитного тока. Это является предпочтительным, поскольку при этом обеспечивается особенно простая и дешевая возможность интегрирования другого конструктивного элемента в опорный изолятор.

Согласно другому особенно предпочтительному варианту выполнения колейного транспортного средства, согласно изобретению, изоляционная труба на своих обоих концах закрыта соответствующей электрически проводящей концевой пластиной. Это обеспечивает то преимущество, что по меньшей мере один другой конструктивный элемент может контактировать внутри с концевыми пластинами. Это означает, что электрический контакт конструктивных элементов фильтра паразитного тока с другими схемными элементами можно осуществлять предпочтительно с помощью концевых пластин. Это можно осуществлять либо посредством прямого поверхностного контакта, например, за счет установки и крепления соответствующей концевой пластины на кузове вагона, либо посредством крепления соединительных проводов или других конструктивных элементов, соответственно, частей на концевой пластине.

Предпочтительно, колейное транспортное средство, согласно изобретению, может быть также модифицировано так, что по меньшей мере один другой конструктивный элемент содержит емкостный конструктивный элемент. Это обеспечивает то преимущество, что с помощью комбинации опирающегося через опорный изолятор на крышу колейного транспортного средства индуктивного конструктивного элемента и другого конструктивного элемента в виде емкостного конструктивного элемента, может быть реализован сравнительно простой и тем не менее эффективный фильтр паразитного тока. При этом по меньшей мере один другой конструктивный элемент может быть выполнен исключительно в виде емкостного конструктивного элемента; в качестве альтернативного решения, наряду с емкостным конструктивным элементом в опорный изолятор могут быть также интегрированы один или несколько других конструктивных элементов фильтра паразитного тока.

Предпочтительно, колейное транспортное средство, согласно изобретению, может быть также выполнено так, что индуктивный конструктивный элемент опирается с помощью опорного изолятора, а также второго опорного изолятора на крышу колейного транспортного средства. Это предпочтительно, поскольку за счет этого обеспечивается механически особенно устойчивая опора индуктивного конструктивного элемента на крышу колейного транспортного средства.

Предпочтительно, колейное транспортное средство, согласно изобретению, выполнено так, что во второй опорный элемент интегрирован по меньшей мере один дополнительный конструктивный элемент фильтра паразитного тока. Это предпочтительно, поскольку как в первый опорный изолятор, так и во второй опорный изолятор, которые совместно несут индуктивный конструктивный элемент, интегрирован соответствующий по меньшей мере один конструктивный элемент фильтра паразитного тока. За счет этого достигается особенно компактное и экономящее место расположение.

Кроме того, колейное транспортное средство, согласно изобретению, может быть также выполнено так, что второй опорный изолятор имеет полую изоляционную трубу, в которой расположен по меньшей мере один дополнительный конструктивный элемент фильтра паразитного тока. В соответствии с указанными выше вариантами выполнения во взаимосвязи с опорным изолятором фильтра паразитного тока обеспечивается то преимущество, что по меньшей мере один дополнительный конструктивный элемент фильтра паразитного тока можно особенно просто и экономично интегрировать во второй опорный изолятор.

Аналогично соответствующей предпочтительной модификации относительно опорного изолятора, колейное транспортное средство, согласно изобретению, может быть также выполнено так, что изоляционная труба второго опорного изолятора закрыта на своих обоих концах соответствующей электрически проводящей концевой пластиной.

Согласно другому особенно предпочтительному варианту выполнения колейного транспортного средства, согласно изобретению, по меньшей мере один дополнительный конструктивный элемент содержит последовательно включенные второй емкостный конструктивный элемент и второй индуктивный конструктивный элемент. Это является предпочтительным, поскольку за счет этого также создается сравнительно простой и тем не менее эффективный фильтр паразитного тока.

Предпочтительно, колейное транспортное средство, согласно изобретению, выполнено так, что фильтр паразитного тока включен между токоприемником колейного транспортного средства и трансформатором колейного транспортного средства. При этом это является обычным и целесообразным расположением фильтра паразитного тока.

Согласно другому особенно предпочтительному варианту выполнения колейного транспортного средства, согласно изобретению, фильтр паразитного тока предназначен для уменьшения излучения паразитного тока колейного транспортного средства в диапазоне высоких частот. Это является предпочтительным, поскольку, в частности, в предусмотренных для высокочастотного диапазона фильтрах паразитного тока необходимы относительно большие конструктивные элементы, за счет чего ограничение имеющегося на крыше колейного транспортного средства места является особенно важным. При этом в рамках данного изобретения под высокочастотным диапазоном понимается диапазон частот свыше 9 кГц, предпочтительно выше 150 кГц.

Ниже приводится более подробное пояснение изобретения на основе примеров выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:

фиг.1 - схема примера выполнения используемого в рамках одного варианта выполнения колейного транспортного средства, согласно изобретению, фильтра паразитного тока;

фиг.2 - пример выполнения применяемого в рамках одного варианта выполнения колейного транспортного средства, согласно изобретению, расположения с одним поддерживаемым двумя опорными изоляторами индуктивным конструктивным элементом; и

фиг.3 - крыша одного примера выполнения колейного транспортного средства, согласно изобретению, на виде сверху.

По причинам наглядности на фигурах одинаковые, соответственно, имеющие по существу одинаковую функцию компоненты, обозначены идентичными позициями.

На фиг.1 показан пример выполнения схемы используемого в рамках одного варианта выполнения колейного транспортного средства, согласно изобретению, фильтра паразитного тока. При этом в рамках примеров выполнения, описание которых приводится ниже, принимается, что колейное транспортное средство является рельсовым транспортным средством в виде высокоскоростного поезда.

Показанный фильтр паразитного тока имеет индуктивный конструктивный элемент L1, который с помощью опорных изоляторов S1, S2 механически опирается на крышу колейного транспортного средства. В соответствии с сильно упрощенным и схематичным изображением на фиг.1, фильтр паразитного тока включен между токоприемником, соответственно, пантографом Р колейного транспортного средства и не изображенным на фиг.1 трансформатором Т колейного транспортного средства. При этом с помощью обозначенной позицией Т стрелки показано, что фильтр паразитного тока на этой стороне соединен с трансформатором Т.

Наряду с индуктивным конструктивным элементом L1, фильтр паразитного тока содержит дополнительно емкостные конструктивные элементы С1, С2, а также второй индуктивный конструктивный элемент L2. Как показано на фиг.1, при этом емкостный конструктивный элемент С1 интегрирован в первый опорный изолятор S1. Точно также второй емкостный конструктивный элемент С2, а также второй индуктивный конструктивный элемент L2 интегрированы во второй опорный изолятор S2. Таким образом, конструктивные элементы С1, С2 и L2 являются такими конструктивными элементами фильтра паразитного тока, у которых первый контактный вывод лежит на потенциале высокого напряжения, а второй контактный вывод - на потенциале массы, при этом последнее реализовано на практике с помощью соответствующего электрически проводящего соединения с кузовом вагона колейного транспортного средства. В противоположность этому, индуктивный конструктивный элемент L1 является таким конструктивным элементом фильтра паразитного тока, у которого контактные выводы на обеих сторонах лежат на потенциале высокого напряжения. Таким образом, индуктивный конструктивный элемент L1 необходимо удерживать на расстоянии от кузова вагона и электрически изолировать, что реализовано с помощью опорных изоляторов S1 и S2.

Наряду с уже названными конструктивными элементами, соответственно, частями, на фиг.1 показан дополнительно третий индуктивный конструктивный элемент L3 и разрядник А защиты от перенапряжения. Эти конструктивные элементы можно также рассматривать в качестве составляющей части фильтра паразитного тока.

На фиг.2 показан пример выполнения применяемого в рамках одного варианта выполнения колейного транспортного средства, согласно изобретению, расположения с опирающимся с помощью двух опорных изоляторов индуктивным конструктивным элементом. Показан индуктивный конструктивный элемент L1, который аналогично показанному на фиг.1, опирается с помощью опорных изоляторов S1 и S2. При этом опорные изоляторы S1, S2 выполнены в виде полых изоляционных труб, в которые интегрированы не изображенные на фиг.2 конструктивные элементы фильтра паразитного тока колейного транспортного средства.

Изоляционные трубы опорных изоляторов S1, S2 снабжены на обеих сторонах фланцем, на котором предусмотрены электрически проводящие концевые пластины Р1, Р2, соответственно, Р3, Р4. Интегрированные в опорные изоляторы S1, S2 конструктивные элементы находятся внутри в контакте с концевыми пластинами. Это означает, что электрический контакт конструктивных элементов с другими схемными элементами осуществляется с помощью концевых пластин Р1, Р2, соответственно, Р3, Р4.

Как показано на фиг.2, опорные изоляторы S1, S2 выполнены механически устойчивыми, за счет чего они, наряду с размещением конструктивных элементов фильтра паразитного тока, пригодны для опоры индуктивного конструктивного элемента L1, который включен в высоковольтную линию колейного транспортного средства между токоприемником и трансформатором. На основании своей функции в рамках фильтра паразитного тока опорные изоляторы S1, S2 можно называть также опорными изоляторами электромагнитной совместимости. При этом в выполненном по показанной на фиг.1 схеме фильтре паразитного тока в опорном изоляторе S1 расположен емкостный конструктивный элемент С1, а во втором опорном изоляторе S2 - последовательная схема из второго конструктивного элемента С2 и второго индуктивного конструктивного элемента L2.

На фиг.3 показана крыша одного примера выполнения колейного транспортного средства, согласно изобретению. Показана часть крыши D колейного транспортного средства F. Наряду с токосъемником Р на крыше показаны различные другие конструктивные элементы, соответственно, части, а также электрические соединительные провода. При этом предусмотрен фильтр паразитного тока, согласно фиг.1 и 2, который содержит индуктивный конструктивный элемент L1. Этот индуктивный элемент L1 опирается на опорные изоляторы S1, S2, которые, как указывалось выше, содержат другие конструктивные элементы фильтра паразитного тока колейного транспортного средства. Кроме того, изображен также уже показанный на фиг.1 третий индуктивный конструктивный элемент L3, который опирается на одной стороне на третий опорный изолятор S3, а на другой стороне - на разрядник А защиты от перенапряжения. За счет того, что индуктивный конструктивный элемент L3 на одной стороне смонтирован непосредственно на разряднике А защиты от перенапряжения, предпочтительно достигается дополнительное упрощение электрической схемы, а также всей конструкции фильтра паразитного тока. Для этого необходимо выполнять разрядник А защиты от перенапряжения с достаточной статической и динамической прочностью.

Третий опорный изолятор S3 может быть обычным опорным изолятором, в который, в отличие от опорного изолятора S1 и второго опорного изолятора S2 не интегрированы конструктивные элементы фильтра паразитного тока.

Следует отметить, что изобретение, естественно, можно применять также в колейных транспортных средствах, в которых фильтры паразитного тока отличаются относительно применяемых конструктивных элементов, соответственно, относительно расположения применяемых конструктивных элементов от указанных выше примеров выполнения. Так, например, возможно интегрирование в опорный изолятор S1 емкостного конструктивного элемента С1, в то время как второй емкостной конструктивный элемент С2 и второй индуктивный конструктивный элемент L2 могут не применяться.

В соответствии с указанными выше примерами выполнения, колейное транспортное средство, согласно изобретению, обеспечивает на практике значительные преимущества. Так, значительно упрощается электрическая, а также механическая конструкция фильтра паразитного тока. За счет этого достигается значительное уменьшение стоимости, а также улучшение аэродинамических характеристик. Кроме того, колейное транспортное средство, согласно изобретению, обеспечивает возможность соединения конструктивных элементов фильтра паразитного тока, которые включены между проводом высокого напряжения и кузовом вагона, по кратчайшему пути с ветвью главного тока на основании отсутствия соответствующих соединительных проводов. На основании уменьшенной за счет этого паразитной индуктивности значительно увеличивается резонансная частота схемы фильтрации в виде фильтра паразитного тока, что приводит к значительному повышению эффективности фильтра паразитного тока, соответственно, фильтра электромагнитной совместимости на высоких частотах.

Изобретение относится к колейному транспортному средству (F), в частности рельсовому транспортному средству, содержащему простой относительно своей конструкции и одновременно особенно эффективный фильтр паразитного тока. Для этого фильтр паразитного тока имеет опирающийся через опорный изолятор (S1) на крышу (D) рельсового транспортного средства (F) индуктивный конструктивный элемент (L1). При этом в опорный изолятор (S1) интегрирован по меньшей мере один другой конструктивный элемент фильтра паразитного тока. Технический результат заключается в упрощении конструкции фильтра и улучшения его аэродинамических характеристик. 10 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Колейное транспортное средство (F), в частности, рельсовое транспортное средство, содержащее фильтр паразитного тока, при этом фильтр паразитного тока имеет опирающийся через опорный изолятор (S1) на крышу (D) рельсового транспортного средства (F) индуктивный конструктивный элемент (L1), и в опорный изолятор (S1) интегрирован, по меньшей мере, один другой конструктивный элемент фильтра паразитного тока.

2. Колейное транспортное средство по п.1, отличающееся тем, что опорный изолятор (S1) имеет полую изоляционную трубу, в которой расположен упомянутый, по меньшей мере, один другой конструктивный элемент фильтра паразитного тока.

3. Колейное транспортное средство по п.2, отличающееся тем, что изоляционная труба на своих обоих концах закрыта соответствующей электрически проводящей концевой пластиной (P1, P2).

4. Колейное транспортное средство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что упомянутый, по меньшей мере, один другой конструктивный элемент содержит емкостный конструктивный элемент (С1).

5. Колейное транспортное средство по п.1 или 2, отличающееся тем, что индуктивный конструктивный элемент (L1) опирается с помощью опорного изолятора (S1), а также второго опорного изолятора (S2) на крышу колейного транспортного средства (F).

6. Колейное транспортное средство по п.5, отличающееся тем, что во второй опорный элемент (S2) интегрирован, по меньшей мере, один дополнительный конструктивный элемент фильтра паразитного тока.

7. Колейное транспортное средство по п.6, отличающееся тем, что второй опорный изолятор (S2) имеет полую изоляционную трубу, в которой расположен упомянутый по меньшей мере один дополнительный конструктивный элемент фильтра паразитного тока.

8. Колейное транспортное средство по п.7, отличающееся тем, что изоляционная труба второго опорного изолятора (S2) закрыта на своих обоих концах соответствующей электрически проводящей концевой пластиной (Р3, Р4).

9. Колейное транспортное средство по любому из пп.6-8, отличающееся тем, что упомянутый, по меньшей мере, один дополнительный конструктивный элемент содержит последовательно включенные второй емкостный конструктивный элемент (C2) и второй индуктивный конструктивный элемент (L2).

10. Колейное транспортное средство по п.1, отличающееся тем, что фильтр паразитного тока включен между токоприемником (P) колейного транспортного средства (F) и трансформатором (T) колейного транспортного средства (F).

11. Колейное транспортное средство по п.1, отличающееся тем, что фильтр паразитного тока предназначен для уменьшения излучения паразитного тока колейного транспортного средства (F) в диапазоне высоких частот.