ТЯГОВЫЙ МОДУЛЬ ВЫСОКОСКОРОСТНОГО ПОЕЗДА Российский патент 2021 года по МПК B61C17/04 B61C3/00 B61C17/06 B61D27/00 

Изобретение относится к тяговому модулю высокоскоростного поезда, в частности, предназначенного для перевозки пассажиров.

В последнее время высокоскоростные поезда получили существенное развитие, привлекая все большее число путешественников. Очень часто на высокоскоростной железной дороге перевозку пассажиров разрешают только при резервировании места для соответствия правилам техники безопасности. По этой причине число авторизованных пассажиров и экономическая эффективность компании, управляющей транспортным обслуживанием, зависит от размера самого поезда, т.е. от числа доступных мест.

Высокоскоростной поезд содержит один или несколько тяговых модулей, в основном по одному на каждом конце поезда, и несколько пассажирских вагонов.

На сегодняшний день длина железнодорожного состава ограничена длиной пассажирских платформ, которая составляет максимум 400 метров в соответствии с инфраструктурным стандартом STI. Более того, сложно уплотнить установку пассажирских сидений в пассажирских вагонах, не снижая комфорт пассажиров.

В связи с этим для увеличения вместимости пассажирских перевозок на высокоскоростных поездах, остается по существу лишь одна возможность, а именно, сокращение длины двух тяговых модулей, установленных на концах каждого железнодорожного состава.

Существующая конструкция переднего тягового модуля высокоскоростного поезда содержит тяговые блоки, трансформатор и электрические шкафы, установленные в центральной части машинного отделения, с двумя боковыми проходами шириной по 500 мм.

Высоковольтное оборудование установлено на крыше, а тормозное оборудование, оборудование для кондиционирования воздуха и батареи установлены под кузовом вагона. Воздушную вентиляцию для охлаждения этого оборудования обеспечивают через боковые поверхности конструкции кузова тягового модуля. Кроме того, на крыше обычно имеются четыре кожуха, позволяющие осуществлять обслуживание каждой части тягового модуля.

В документе CN 203888794 U описан электрический локомотив, в котором по длине в центре машинного отделения расположен проход, а оборудование установлено с обеих сторон прохода. Тем не менее, этот локомотив имеет такую же длину, что и известные локомотивы.

При описанном выше расположении невозможно дополнительно сократить длину тягового модуля и, следовательно, увеличить доступное для пассажиров пространство.

Аналогичные проблемы возникают, когда высокоскоростной поезд используется для перевозки товаров, например, для транспортировки и сортировки почты, поскольку пространство, доступное для товаров и персонала, также необходимо оптимизировать.

В документе EP 2314492 описана работающая в двух режимах железнодорожная секция, состоящая из нескольких вагонов, и железнодорожный состав, составленный из таких секций, имеющих низкий пол по всей длине секции.

В заявке WO 2016/139167 описано железнодорожное транспортное средство и способы его изготовления и работы. Такое транспортное средство содержит по меньшей мере один кузов известного типа.

Задачей изобретения является создание тягового модуля высокоскоростного поезда, в котором отсутствуют недостатки известных конструкций.

Поставленная задача решается в тяговом модуле высокоскоростного поезда, в частности, для перевозки пассажиров, содержащем кузов с крышей и полом, включающий в себя расположенную на переднем конце кабину машиниста, а также техническое отделение, содержащее зону низкого напряжения, тяговую зону и техническую зону; и по меньшей мере две тележки, установленные под полом кузова, при этом зона низкого напряжения, тяговая зона и техническая зона технического отделения расположены последовательно друг за другом вдоль продольной оси тягового модуля.

Согласно изобретению тяговый модуль содержит основной трансформатор, расположенный под кузовом между тележками, тяговая зона включает в себя расположенный на крыше реостатный тормоз, а зона низкого напряжения включает в себя расположенный на крыше блок кондиционирования воздуха для охлаждения кабины машиниста.

Такое выполнение тягового модуля позволяет сократить его длину с сохранением всех необходимых для х работы функциональных компонентов.

Предпочтительно, но не обязательно тяговый модуль согласно изобретению может иметь одну или несколько следующих особенностей, используемых в любом технически допустимом сочетании.

Так, тяговый модуль может содержать кабели подачи питания, приспособленные для подключения к аккумуляторным батареям, расположенным в вагоне, прилегающем к тяговому модулю.

Тяговый модуль может содержать электрический шкаф, включающий в себя основной трансформатор и по меньшей мере одну дополнительную обмотку, при этом шкаф расположен под кузовом между тележками.

Тяговая зона может содержать по меньшей мере один тяговый блок, электрически соединенный с дополнительной обмоткой, причем тяговый блок и дополнительная обмотка образуют схему преобразования электрической энергии.

Кроме того, каждая из тяговой и технической зон может содержать блок вентиляции.

В другом варианте выполнения технический отделение может содержать центральный проход, ширина которого, измеренная перпендикулярно горизонтальной продольной оси этого тягового модуля, составляет от 500 до 750 мм.

Каждая из зоны низкого напряжения, тяговой и технической зон может содержать по меньшей мере один воздухозаборник и выпуск воздуха, установленные по высоте в крыше.

Техническая зона расположена в заднем конце тягового модуля напротив переднего конца, где находится кабина машиниста и зона низкого напряжения, причем тяговая зона и техническая зона последовательно расположены друг за другом вдоль продольной оси тягового модуля.

Пантограф может быть расположен на крыше технической зоны, при этом техническая зона на крыше под кожухом содержит высоковольтный блок, включающий в себя прерыватель цепи и/или выключатель для электрического изолирования пантографа от тяговой цепи, входящей в состав тягового модуля.

Тяговый модуль может содержать три съемных кожуха, которые установлены на крыше для защиты расположенного на крыше оборудования, включающего в себя зону низкого напряжения, тяговую и техническую зоны.

Особенности и преимущества изобретения будут более понятны из дальнейшего описания примера его осуществления со ссылками на чертежи.

На фиг. 1 схематично показан тяговый модуль согласно изобретению без крыши, вид сверху;

на фиг. 2 - тяговый модуль по фиг. 1, вид в продольном разрезе по линии II-II.

Тяговый модуль высокоскоростного поезда согласно изобретению, содержащий центральный проход и несколько рабочих блоков, установленных слева и справа от этого прохода в техническом отделении, позволяет:

- сократить длину оборудования тяговой цепи;

- создать тяговый узел тележки с встроенным вспомогательным оборудованием;

- установить оборудование, которое в известном модуле было в техническом отделении на крыше;

- установить тормозной реостата на крыше;

- установить основной трансформатор под кузовом;

- выполнить воздухозаборник на крыше.

Как показано на фиг. 1 и 2, тяговый модуль 1 согласно изобретению содержит кузов 2 с крышей 2а и полом 2b, и в переднем его конце 2с расположена кабина 4 машиниста, обеспечивающая обзор через ветровое стекло и одно из боковых окон.

Передней частью тягового модуля 1 называется сторона, которой модель направлен вперед при нормальной ориентации. Задняя часть тягового модуля расположена напротив его передней части. На фиг. 1 стрелка S показывает направление от передней тягового модуля 1 к его задней части.

В направлении, указанном стрелкой S, тяговый модуль 1 содержит следующее за кабиной 4 машиниста техническое отделение 18, содержащее зону 6 низкого напряжения, в которой установлена система 8 обогрева, вентиляции и кондиционирования воздуха (ОВК) для кондиционирования кабины 4 машиниста; тяговую зону 17 и техническую зону 29, которые будут подробно описаны ниже.

Система 8 ОВК тягового модуля 1 содержит два воздухозаборника 8а и один выпуск 8b воздуха. Система 8 ОВК также показана на фиг. 2.

Кроме того, зона низкого напряжения оборудована выпуском 8с воздуха для воздуха внутри технического отделения 18.

Впускное отверстие на каждой внешней стороне тягового модуля, которое обычно закрыто дверью 9, открыто в техническое отделение 18 в зоне 6 низкого напряжения.

В зоне 6 низкого напряжения расположены также система управления поездом, а также системы управления безопасностью и сигнализацией тягового модуля 1. Эти системы, известные специалистам в данной области техники, встроены в шкафы 11 управления, расположенные вдоль продольной оси X1 тягового модуля 1 между кабиной 4 машиниста и дверями 9.

Воздух 10 протекает в сторону кабины 4 машиниста, а выходящий воздух 12 протекает в сторону системы 8 ОВК, проходя через перегородку 14.

Тяговая зона 17 содержит два тяговых блока 50. Сверху тяговой зоны 17, т.е. на крыше, расположены динамический тормоз 22, воздухозаборник 20 для тяговой зоны 17, два воздухозаборника 28 и выпуск 27 воздуха для динамического тормоза 22, два воздухозаборника 25 для тяговых блоков 50, а также воздухозаборник 24 для тяговых электромоторов 39. На фиг. 2 показан динамический тормоз 22 с блоком 22b вентиляции.

Система 8 ОВК представляет собой блок кондиционирования воздуха, а элементы 20, 25, 28, 27, 22b и 24 представляют собой вентиляционные группы тягового модуля 1 и его вспомогательное оборудование. Воздухозаборник 20 для технического отделения 18 расположен с одной стороны центрального прохода 26 этого отделения 18, а воздухозаборник 24 для тяговых электромоторов 39 расположен с другой стороны центрального прохода 26. Преимущественно, ширина L₂₆ центрального прохода 26, измеренная перпендикулярно продольной оси X1 тягового модуля, составляет около 700 мм. На практике ширина L₂₆ может составлять от 500 до 750 мм, предпочтительно - около 700 мм. Эту ширину L₂₆ задают так, чтобы обеспечить удобный проход для оператора, существенно не ограничивая пространство, доступное для оборудования тягового модуля.

Выпуск 27 воздуха для динамического тормоза расположен на крыше над центральным проходом 26.

Воздухозаборники 28 для динамического тормоза 22 расположены на крыше с обеих сторон прохода 26.

Воздухозаборники 25 для тяговых блоков 50 расположены на крыше с обеих сторон прохода 26 над соответствующими тяговыми блоками 50.

На заднем конце тягового модуля 1 расположена техническая зона 29. Таким образом, зона 6 низкого напряжения, тяговая зона 17 и техническая зона 29 последовательно расположены друг за другом вдоль продольной оси X1 тягового модуля 1 в техническом отделении 18.

На крыше технической зоны 29 расположен пантограф 30, воздухозаборник 32 для тяговых моторов 39, воздухозаборник 34 для подачи воздуха из резервуара 46 дополнительного воздуха, который будет описан ниже, воздухозаборник 36 вентилятора для технической зоны 29 и выпуск воздуха. Воздухозаборники 32, 34 и 36 также являются частью групп вентиляции тягового модуля 1 и его вспомогательного оборудования, в данном случае - тяговых моторов 39 и вентилятора.

Воздухозаборник 36 расположен с одной стороны центрального прохода 26 технического отделения 18, а воздухозаборник 32 для тяговых электромоторов 39 - с другой стороны центрального прохода 26.

В технической зоне 29 расположены известные специалистам в данной области техники высоковольтный блок, вспомогательный распределительный блок и тормозная панель (не показаны). Высоковольтный блок содержит размыкатель цепи и/или выключатель, приспособленный для электрического изолирования пантографа 30 от тяговой цепи, входящей в тяговый модуль 1. Прерыватель цепи и/или выключатель расположен под кожухом крыши, т.е. на крыше.

Как показано на фиг. 2, под полом 2b кузова 2 между двумя тележками 41, установленными под полом 2b, расположен основной трансформатор 38. Позади основного трансформатора 38 расположен выпуск 40 воздуха для моторного блока.

Тележки 41 приводятся в действие от тяговых двигателей 39.

Под пантографом 30 в кузове 2 находится осушитель 42 воздуха с основным воздушным резервуаром 44 и соответствующим дополнительным воздушным резервуаром 46, а также вентилятор 48 для тяговых моторов 39, связанных с воздухозаборником 32.

Таким образом, воздушные резервуары 44 и 46 установлены в кузове 2, а вентиляционные группы 8, 20, 25, 28, 27, 22b, 24, 32, 34 и 36 установлены в техническом отделении 18 в крыше над зоной 6 низкого напряжения, тяговой зоной 17 и технической зоной 29. Тяговый модуль 1 высокоскоростного поезда согласно изобретению также содержит три кожуха (не показаны), установленные на крыше для защиты оборудования, установленного над зоной 6 низкого напряжения, тяговой зоной 17 и технической зоной 29, соответственно. Эти кожухи можно удалить, чтобы произвести техническое обслуживание соответствующего оборудования.

Тяговый модуль также содержит кабели подачи питания, выполненные с возможностью подключения к аккумуляторным батареям, расположенным в вагоне, прилегающем к тяговому модулю.

Преимущественно, электрический шкаф, содержащий основной трансформатор 38 и по меньшей мере одну дополнительную обмотку, расположен под кузовом 2 между тележками 41.

Предпочтительно по меньшей мере один из тяговых блоков 50 электрически соединен с дополнительной обмоткой, причем тяговый блок 50 и дополнительная обмотка образуют схему преобразования электрической энергии.

Тяговый модуль согласно изобретению обладает следующими преимуществами:

- тяговый модуль 1 короче известных тяговых модулей. Его длина составляет менее 19 м, т.е. на 4 м короче длины современного тягового модуля высокоскоростного поезда. В результате с двух тяговых модулей железнодорожного состава может быть получен выигрыш 8 м длины что позволит увеличить вместимость пассажирских вагонов;

- охлаждающий воздух всасывается через крышу, ограничивая загрязнение технического отделения 18;

- всасывание воздуха через крышу (вместо всасывания через боковые грани) позволяет уменьшить доносящийся снаружи шум и выполнить без каких-либо отверстий боковые панели, которые более эстетичны и обеспечивают большую свободу для дизайна;

- установка трансформатора 38 под кузовом и высоковольтного оборудования в техническом отделении 18 позволяет снизить общий центр тяжести тягового модуля 1 и уменьшить его размеры;

- уменьшается лобовое сопротивление, поскольку установка высоковольтного оборудования в техническом отделении позволяет полностью покрыть часть крыши.

Хотя был описан и показан только один пример осуществления изобретения, возможны и другие варианты его осуществления без выхода за объем изобретения, определяемый его формулой.

Изобретение относится к расположению различного оборудования на локомотивах. Тяговый модуль (1) высокоскоростного поезда, в частности, для перевозки пассажиров содержит кузов (2) с крышей (2а) и полом (2b), включающий в себя расположенную на переднем конце (2с) кабину (4) машиниста, а также техническое отделение (18), содержащее зону (6) низкого напряжения, тяговую зону (17), техническую зону (29) и по меньшей мере две тележки (41), установленные под полом (2b) кузова (2). При этом зона (6) низкого напряжения, тяговая зона (17) и техническая зона (29) технического отделения (18) расположены последовательно друг за другом вдоль продольной оси (X1) тягового модуля (1). Тяговый модуль содержит основной трансформатор (38), расположенный под кузовом (2) между тележками (41). Тяговая зона (17) включает в себя расположенный на крыше реостатный тормоз (22), а зона (6) низкого напряжения включает в себя расположенный на крыше блок (8) кондиционирования воздуха для охлаждения кабины (4) машиниста. Технический результат заключается в сокращении длины тягового модуля. 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Тяговый модуль (1) высокоскоростного поезда, в частности, для перевозки пассажиров, содержащий

кузов (2) с крышей (2а) и полом (2b), включающий в себя расположенную на переднем конце (2с) кабину (4) машиниста, а также техническое отделение (18), содержащее зону (6) низкого напряжения, тяговую зону (17) и техническую зону (29); и

по меньшей мере две тележки (41), установленные под полом (2b) кузова (2), при этом зона (6) низкого напряжения, тяговая зона (17) и техническая зона (29) технического отделения (18) расположены последовательно друг за другом вдоль продольной оси (X1) тягового модуля (1),

отличающийся тем, что содержит основной трансформатор (38), расположенный под кузовом (2) между тележками (41), тяговая зона (17) включает в себя расположенный на крыше реостатный тормоз (22), а зона (6) низкого напряжения включает в себя расположенный на крыше блок (8) кондиционирования воздуха для охлаждения кабины (4) машиниста.

2. Тяговый модуль по п. 1, отличающийся тем, что содержит кабели подачи питания, приспособленные для подключения к аккумуляторным батареям, расположенным в вагоне, прилегающем к тяговому модулю.

3. Тяговый модуль по любому из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что содержит электрический шкаф, включающий в себя основной трансформатор (38) и по меньшей мере одну дополнительную обмотку, при этом шкаф расположен под кузовом (2) между тележками (41).

4. Тяговый модуль по п. 3, отличающийся тем, что тяговая зона (17) содержит по меньшей мере один тяговый блок, электрически соединенный с дополнительной обмоткой, причем тяговый блок (17) и дополнительная обмотка образуют схему преобразования электрической энергии.

5. Тяговый модуль по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что каждая из тяговой (17) и технической (29) зон содержит вентиляционную группу (20, 22b, 24, 25, 27, 28, 32, 34, 36).

6. Тяговый модуль по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что техническое отделение (18) содержит центральный проход (26), ширина (l₂₆) которого, измеренная перпендикулярно горизонтальной продольной оси (X1) этого тягового модуля (1), составляет от 500 до 750 мм.

7. Тяговый модуль по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что каждая из зоны (6) низкого напряжения, тяговой (17) и технической (29) зон содержит по меньшей мере один воздухозаборник (8а, 20, 32, 34, 36) и выпуск (8b, 8с, 27) воздуха, установленные по высоте в крыше.

8. Тяговый модуль по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что техническая зона (29) расположена в заднем конце тягового модуля (1) напротив переднего конца, где находится кабина (4) машиниста и зона (6) низкого напряжения, причем тяговая зона (17) и техническая зона (29) последовательно расположены друг за другом вдоль продольной оси (X1) тягового модуля (1).

9. Тяговый модуль по любому из пп. 1-8, отличающийся тем, что на крыше технической зоны (29) расположен пантограф (30), при этом техническая зона (29) на крыше под кожухом содержит высоковольтный блок, включающий в себя прерыватель цепи и/или выключатель для электрического изолирования пантографа от тяговой цепи, входящей в состав тягового модуля.

10. Тяговый модуль по любому из пп. 1-9, отличающийся тем, что содержит три съемных кожуха, которые установлены на крыше для защиты расположенного на крыше оборудования, включающего в себя зону (6) низкого напряжения, тяговую (17) и техническую зоны (29).