СИЛОВАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СХЕМА ДВУХСИСТЕМНОГО ЭЛЕКТРОПОЕЗДА

Полезная модель относится к электроподвижному составу, а именно к электропоездам, эксплуатируемым в пассажирских перевозках на сети железных дорог с сочетанием электрифицированных и неэлектрифицированных участков пути.
Известен электропоезд ЭС1 Desiro RUS (см. Руководство по эксплуатации электропоезда №документа: A6Z00033062562, с. 171-172 и Скоростной электропоезд ЭС1 "Ласточка": учеб. пособие / А.Ю. Слизов и др.; под ред. А.В. Ширяева. - М.: ООО "Издательский дом "Автограф", 2015. - 236 с., с. 99-101). Известный электропоезд, предназначенный для перевозки пассажиров на участках железных дорог, электрифицированных на постоянном токе с напряжением 3 кВ и на переменном токе с напряжением 25 кВ, состоит из пяти вагонов. В составе электропоезда два головных моторных вагона, два промежуточных прицепных с тяговым оборудованием и один промежуточный вагон. Силовая схема электропоезда состоит из двух тяговых секций, каждая их которых состоит из одного головного моторного вагона и одного промежуточного прицепного вагона с тяговым оборудованием.
Недостатками силовой электрической схемы электропоезда ЭС1 Desiro RUS являются отсутствие возможности осуществления пассажирских перевозок электропоездом путем буксировки тепловозом на сети железных дорог с сочетанием электрифицированных и неэлектрифицированных участков.
Известна силовая электрическая схема электропоезда двойного питания (см. Патент РФ на полезную модель №186452, кл. B60L 1/00, В61С 3/00, опубл. 21.01.2019, Бюл. №3, заявка №2018131683 от 31.08.2018) на основе, по крайней мере, двух объединенных тяговых секций, каждая из которых состоит из моторного вагона и вагона с тяговым оборудованием и содержит тяговое и вспомогательное электрооборудование, включающее токоприемник, переключатель рода тока, дроссель сетевого фильтра, главный трансформатор, тяговый преобразователь для питания тяговых электродвигателей, устройства отопления вагонов, токоотводящие устройства, размещенные на колесных парах, связанные силовыми линиями, а также защитное заземление, состоящее из кабелей защитного заземления тягового и вспомогательного электрооборудования и межвагонных линий выравнивания потенциала, параллельно защитному заземлению между кузовом и рельсовой цепью введена цепь с конденсатором высокой емкости. Тем самым цепь с конденсатором шунтирует путь протекания высокочастотных помех через элементы рамы тележки, корпус тягового электродвигателя, якорные подшипники на ось колесной пары.
Недостатками известной силовой электрической схемы электропоезда являются отсутствие возможности осуществления пассажирских перевозок электропоездом путем буксировки тепловозом на сети железных дорог с сочетанием электрифицированных и неэлектрифицированных участков пути и существование при эксплуатации вероятности протекания тягового тока через электропоезд от впереди идущего электроподвижного состава.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является электропоезд, предназначенный для эксплуатации в пассажирских перевозках как на сети электрифицированных железных дорог, так и на сети железных дорог с сочетанием электрифицированных и неэлектрифицированных участков путем его транспортировки буксировочным локомотивом (см. Патент РФ на полезную модель №184888, кл. В61С 3/00, B61G 5/06, опубл. 13.11.2018, Бюл. №32, заявка №2018125174 от 09.07.2018). Данный электропоезд содержит вагоны с тяговым оборудованием, вспомогательным оборудованием и оборудованием токосъема. При этом каждый головной вагон со стороны кабины машиниста оснащен оборудованием для возможности высоковольтного подключения электропоезда к буксировочному локомотиву при его транспортировке или к внешнему высоковольтному источнику питания в условиях депо. Причем оборудование для высоковольтного подключения электропоезда к буксировочному локомотиву (к тепловозу или электровозу), или к внешнему высоковольтному источнику питания каждого головного вагона выполнено с возможностью обеспечения двухпроводной схемы подключения. Указанное оборудование включает в себя две идентичные группы высоковольтных соединителей, состоящих из высоковольтных штепселя и розетки, соответствующих типу стандартных высоковольтных соединителей локомотивов и соединенных между собой высоковольтным кабелем, и холостого приемника. При этом в электрическую цепь каждой группы высоковольтных соединителей включен высоковольтный контактор. Высоковольтные контакторы каждого головного вагона электропоезда размещены в высоковольтной секции его подкузовного контейнера электрооборудования. Силовая электрическая схема электропоезда обеспечивает его эксплуатацию при пассажирских перевозках на сети железных дорог с сочетанием электрифицированных и неэлектрифицированных участков путем использования тепловоза на неэлектрифицированных участках, а также поддержание систем жизнеобеспечения (освещение, отопление/кондиционирование, работа автоматических дверей и т.д.) от буксировочного локомотива при транспортировке, в том числе в аварийных ситуациях, и осуществление горячего отстоя с целью сохранения работоспособности оборудования с использованием в условиях депо внешнего высоковольтного источника питания с возможностью обеспечения однопроводной схемы подключения на электрифицированных участках или двухпроводной схемы подключения на неэлектрифицированных участках для исключения случаев протекания обратного тока от электропоезда к локомотиву через рельсовые линии и рельсовые соединители, применяемые в местах установки изолирующих стыков.
Недостатками силовой электрической схемы известного электропоезда является существование вероятности протекания тягового тока через электропоезд при самостоятельном осуществлении пассажирских перевозок на сети электрифицированных железных дорог от впереди идущего электроподвижного состава.
Техническим результатом, достигаемым с помощью заявляемой полезной модели, является исключение вероятности протекания тягового тока через электропоезд при самостоятельном осуществлении пассажирских перевозок на сети электрифицированных железных дорог от впереди идущего электроподвижного состава.
Технический результат достигается тем, что силовая электрическая схема двухсистемного электропоезда выполнена на основе, по крайней мере, двух объединенных тяговых секций. Каждая из тяговых секций состоит из моторного вагона и вагона с тяговым оборудованием и содержит тяговое и вспомогательное электрооборудование, включающее токоприемник (ТКП), переключатель рода тока (ПРТ), дроссель сетевого фильтра (ДСФ), главный трансформатор (ГТ), тяговый преобразователь (ТП) для питания тяговых электродвигателей (ТЭД), устройства отопления вагонов (ОВ), токоотводящие устройства (ТОУ), размещенные на колесных парах и связанные силовыми линиями, а также защитное заземление, состоящее из кабелей защитного заземления тягового и вспомогательного электрооборудования, межвагонных линий выравнивания потенциала, общего рабочего заземления тяговых секций и две группы идентичных высоковольтных электрических разъемов и высоковольтных контакторов, обеспечивающих подключение электропоезда к буксировочному локомотиву (к тепловозу или электровозу) по однопроводной или двухпроводной системе. При этом в общее рабочее заземление тяговых секций между тяговыми секциями встроен высоковольтный контактор, а параллельно к нему подключен балластный резистор.
Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежом,
где на фиг. 1 - изображена силовая электрическая схема двухсистемного электропоезда.
В связи с тем, что графическое изображение фигуры заявленного изобретения плохо читается при вертикальном расположении длинных сторон листа, целесообразно было расположить лист горизонтально, что позволило существенно укрупнить чертеж.
Силовая электрическая схема двухсистемного электропоезда выполнена на основе, по крайней мере, двух объединенных тяговых секций 1.1 и 1.2. Каждая тяговая секция состоит из моторного вагона 2 и вагона 3 с тяговым оборудованием и содержит тяговое 4 и вспомогательное 5 электрооборудование, включающее токоприемник 6, переключатель рода тока 7, дроссель сетевого фильтра 8, главный трансформатор 9, тяговый преобразователь 10 для питания тяговых электродвигателей 11.1, 11.2, 11.3 и 11.4 своей секции, устройства отопления вагонов 12.1 и 12.2, токоотводящие устройства 13, размещенные на колесных парах (на фиг. 1 не показано) моторных вагонов 2 и вагонов 3 с тяговым оборудованием и объединенных силовыми линиями 14, а также защитное заземление 15, состоящее из кабелей защитного заземления 16 и 17 тягового 4 и вспомогательного 5 электрооборудования, межвагонных линий выравнивания потенциала 18, общего рабочего заземления 19 тяговых секций 1.1 и 1.2. и две группы идентичных высоковольтных электрических разъемов 20 и 21 и высоковольтных контакторов 22 и 23, обеспечивающих подключение электропоезда к буксировочному локомотиву (к тепловозу или электровозу) по однопроводной или двухпроводной системе. При этом параллельно к высоковольтному контактору 22 подключена цепь диодов 24. В общее рабочее заземление 19 тяговых секций 1.1 и 1.2 между тяговыми секциями 1.1 и 1.2 встроен высоковольтный контактор 25, а параллельно к нему подключен балластный резистор 26. Между тяговыми секциями 1.1 и 1.2 размещен промежуточный прицепной вагон 27 с устройством отопления вагона 12.3. Токоотводящие устройства 13 находятся в контакте через колесные пары (на фиг.1 не показано) с рельсами 28 электрифицированных путей общего пользования 29.
При самостоятельном осуществлении двухсистемным электропоездом пассажирских перевозок на сети электрифицированных напряжением переменного тока 25 кВ с частотой 50 Гц железных дорог контактор 25 (К3), встроенный в общее рабочее заземление 19 тяговых секций 1.1 и 1.2, разомкнут.Суммарное электрическое сопротивление общего рабочего заземления 19, выполненного из медного материала, и кузовов вагонов электропоезда, выполненных из алюминиевых сплавов, значительно меньше электрического сопротивления рельсов 28, выполненных из стали. Поэтому тяговый ток от впереди идущего электроподвижного состава стремится пройти через токосъемные устройства 13, расположенные в передней части электропоезда, кузова вагонов электропоезда 2, 3 и 27 и дальше уйти в рельсы 28 через токосъемные устройства 13, расположенные в задней части электропоезда. Для исключения прохождения больших токов высоковольтный контактор 25 размыкается, при этом балластный резистор 26 (R1) ограничивает ток, проходящий по общему рабочему заземлению 19, исключая нежелательный нагрев проводников силовой электрической цепи электропоезда. При осуществлении пассажирских перевозок на сети железных дорог с сочетанием электрифицированных и неэлектрифицированных участков путем его транспортировки буксировочным тепловозом электрическое питание двухсистемного электропоезда осуществляется постоянным током с напряжением 3 кВ от тепловоза по двухпроводной системе через группы высоковольтных электрических разъемов 20 (X1 и Х2) и 21 (Х3 и Х4) присоединяемой к тепловозу тяговой секции, силовые линии 14 и общее рабочее заземление 19. При этом силовые линии 14 представляют собой плюсовую шину, а общее рабочее заземление 19 - минусовую шину. Подача электрического питания к электропоезду осуществляется включением высоковольтных контакторов 25 (К3), 22 (К1) и 23 (К2). Цепь диодов 24 (VD1-VD4) препятствует прохождению тока по цепи при нарушении полярности. Однопроводная система используется при подключении электропоезда к электровозу при буксировке на сети электрифицированных железных дорог и подключении к внешнему высоковольтному источнику питания. При этом положение контактора 25 безразлично.
Полезная модель «Силовая электрическая схема двухсистемного электропоезда» соответствует условию патентоспособности «Промышленная применимость», так как силовая электрическая схема со встроенными в общее рабочее заземление тяговых секций высоковольтным контактором и балластным резистором успешно испытана и внедрена на электропоездах, выпускаемых ООО «Уральские локомотивы» г. Верхняя Пышма Свердловской области.