ЭЛЕКТРОПОЕЗД ПОСТОЯННОГО ТОКА

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту и касается конструкции электропоездов постоянного тока.
Электропоезда второй половины XX века, например, электропоезда постоянного тока ЭТ2, ЭТ2М, ЭР2Т и ЭД2Т отечественного производства, оснащены аналоговой (релейной) системой управления, в которой последовательность включения аппаратов определяется механическими блокировочными контактами, нормально разомкнутыми или нормально замкнутыми. Блокировочные контакты одного аппарата, как правило, установлены в цепь питания катушки другого аппарата, для функционирования одного аппарата от действия другого. При этом основную роль играет электрическая схема цепей управления электропоезда.
Для электропоездов аналоговой (релейной) системой управления характерна жесткость логики, ограничивающей функциональность управления режимами работы тяговых электродвигателей, низкий технический уровень, а также невозможность совмещения функций управления и диагностики, реализации модульных принципов построения электропоездов, выполнения с высокой точностью графика движения, выбора рациональных с позиций экономии электроэнергии и выполнения требований безопасности режимов движения и тем самым облегчения труд машиниста.
Известен электровоз постоянного тока с асинхронными тяговыми двигателями (см. Патент РФ на полезную модель №109442, кл. В61С 17/00, опубл. 20.10.2011, Бюл. №29, заявка №2011120230/11 от 19.05.2011). Данный электровоз состоит из двух или более идентичных секций. Каждая их секций содержит раму, на которую установлен кузов, кабина управления, две двухосные тележки. При компоновке устанавливаемого в кузов локомотива оборудования применен модульный принцип, а именно объединение максимально возможного числа оборудования по функциональным параметрам в модули. При этом сформированы пять основных модулей: первый модуль обеспечивает питание и охлаждение двигателей первой тележки, второй модуль обеспечивает питание и охлаждение двигателей второй тележки, третий модуль предназначен для управления работой силового и низковольтного оборудования, а также для защиты электровоза от перегрузок и токов короткого замыкания, четвертый модуль является источником сжатого воздуха, в пятом модуле расположено сантехническое оборудование.
Недостатком известного электровоза с применением модульного принципа компоновки его секций является ограниченный характер, охватывающий только секцию электровоза.
Наиболее близким по технической сущности к заявленной полезной модели является двухсистемный электропоезд Desiro Rus фирмы Siemens (см. Руководство по эксплуатации электропоезда Desiro Rus A6Z00033062562 версия С от 28.01.2014 и В. Циглер, Р. Манглер. Desiro RUS - перспективный пригородный электропоезд. Железные дороги мира - 2012, №4).
Конфигурация электропоезда основной составности включает в себя пять разных типов вагонов:
два головных моторных вагона А и В с кабинами управления;
два прицепных промежуточных вагона С и Е с тяговым оборудованием;
один прицепной средний вагон D.
Состав электропоезда формируется по схеме (A+C+D+E+B). В состав электропоезда допускается ввод дополнительного прицепного вагона. На участках с высоким пассажиропотоком конструкция электропоезда позволяет осуществлять соединения двух электропоездов в один состав с возможностью управления сдвоенным составом из одной кабины управления. Управление и контроль сложным электротехническим и электронным оборудованием производится центральной системой управления (ЦСУ), предназначенной для защиты и управления тяговым оборудованием, а также обеспечения взаимодействия и контроля всех систем электропоезда. ЦСУ выполнена на основе системы управления SIBAS 32 фирмы SIEMENS.
Недостатком известного электропоезда является отсутствие возможности произвольной конфигурации состава. Иными словами, длина поезда, число пассажирских мест и тяговые характеристики не поддаются легкой адаптации в соответствии с нуждами перевозчика. Каждый раз при изменении составности электропоезда необходимо производить перепрограммирование из-за отсутствия открытости системы, позволяющей подключение любой периферийной системы для периферийных систем и вновь подключаемого оборудования. Существенным недостатком также является то, что ЦСУ построена на импортных компонентах.
Техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, является создание электропоезда постоянного тока с возможностью гибкого конфигурирования электропоезда как в заводских условиях, так и в деповских за счет использования блочно-модульного принципа в компоновке электропоезда путем применения функционально законченных тяговых секций, присоединяемых к электрической системе и системе управления электропоезда межвагонными быстроразъемными электрическими соединителями без производства конфигурирования программного обеспечения микропроцессорной системы управления и диагностики электропоезда.
Указанный технический результат достигается следующим образом. Электропоезд постоянного тока пятивагонной основной составности состоит из головных моторных с кабиной управления, с тяговым оборудованием и прицепного пассажирского вагонов и выполнен с возможностью изменения составности. Электропоезд содержит тяговое и вспомогательное электрооборудование, включающее в том числе токоприемники, быстродействующие выключатели, заземляющие разъединители постоянного тока, дроссели сетевого фильтра, тяговые преобразователи, преобразователи собственных нужд и аккумуляторные батареи и оснащен системой управления электропоездом. При этом электропоезд как основной, так и производной составности выполнен по блочно-модульному принципу из идентичных функционально законченных тяговых секций, состоящих из соединенных между собой межвагонными переходами моторных головных с кабинами управления или прицепных моторных со сквозным проходом и с тяговым оборудованием вагонов, и промежуточных пассажирских вагонов, а система управления электропоездом выполнена в виде бортовой микропроцессорной системы управления и диагностики МПСУиД, обеспечивающей возможность гибкого конфигурирования составности электропоезда до 20 вагонов. В каждой тяговой секции тяговый преобразователь размещен в моторном вагоне, а остальное вышеперечисленное тяговое электрооборудование, преобразователь собственных нужд и аккумуляторная батарея - в вагоне с тяговым оборудованием. Причем изменение составности электропоезда производится введением дополнительных тяговых секций, включающих прицепной моторный со сквозным проходом вагон, и промежуточных пассажирских вагонов путем подключения их к электрической системе и системе управления электропоезда межвагонными быстроразъемными электрическими соединениями.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 изображен электропоезд постоянного тока основной пятивагонной составности с размещенным в нем с тяговым и вспомогательным электрооборудованием и микропроцессорной системой управления и диагностики;
на фиг. 2 изображена тяговая секция электропоезда постоянного тока, состоящая из головного моторного с кабиной управления вагона и вагона с тяговым оборудованием;
на фиг. 3 изображена тяговая секция электропоезда постоянного тока, состоящая из прицепного моторного со сквозным проходом вагона и вагона с тяговым оборудованием, предназначенная для гибкого конфигурирования составности электропоезда.
В связи с тем, что графические изображения фигур заявляемой полезной модели плохо читаются при вертикальном расположении длинных сторон листов, целесообразно было расположить листы горизонтально, что позволило существенно укрупнить чертежи.
Электропоезд постоянного тока 1 пятивагонной основной составности состоит из головных моторных с кабиной управления 2, с тяговым оборудованием 3 и прицепного пассажирского 4 вагонов и выполнен с возможностью изменения составности. Электропоезд содержит тяговое 5 и вспомогательное электрооборудование 6, включающее в том числе токоприемники 7, быстродействующие выключатели 8, заземляющие разъединители постоянного тока 9, дроссели сетевого фильтра 10, тяговые преобразователи 11, преобразователи собственных нужд 12 и аккумуляторные батареи 13, и оснащен системой управления электропоездом 14. При этом электропоезд как основной, так и производной составности выполнен по блочно-модульному принципу из идентичных функционально законченных тяговых секций 15 и 16 и промежуточных пассажирских вагонов 4. Тяговые секции 15 состоят из соединенных между собой межвагонными переходами 17 головных моторных с кабиной управления вагонов 2 и вагонов с тяговым оборудованием 3, а тяговые секции 16 - из соединенных между собой межвагонными переходами 17 прицепных моторных со сквозным проходом вагонов 18 и с тяговым оборудованием вагонов 3. Система управления 14 электропоездом выполнена в виде бортовой микропроцессорной системы управления и диагностики МПСУиД, обеспечивающей возможность гибкого конфигурирования составности электропоезда до 20 вагонов. В каждой тяговой секции тяговый преобразователь 11 размещен в моторном вагоне, а остальное вышеперечисленное тяговое электрооборудование, преобразователь собственных нужд 12 и аккумуляторная батарея 13 - в вагоне с тяговым оборудованием 3. Изменение составности электропоезда постоянного тока 1 производится введением дополнительных тяговых секций 16 и промежуточных пассажирских вагонов 4 путем подключения их к электрической системе и системе управления электропоезда постоянного тока 1 межвагонными быстроразъемными электрическими соединениями 19. Быстроразъемные электрические соединители 19 обеспечивают сквозное электрическое соединение по всему электропоезду постоянного тока 1.
Выполнение электропоезда постоянного тока 1 по блочно-модульному принципу позволяет производить гибкую конфигурацию составности электропоезда применением идентичных функционально законченных тяговых секций 15 и 16 и прицепного пассажирского вагона 4 как в производственных условиях завода-изготовителя, так и в условиях эксплуатации при осуществлении пассажироперевозок дополнительной поставкой тяговых секций 16 и прицепных пассажирских вагонов 4 с подключением к электрической системе и системе управления эксплуатируемого электропоезда быстроразъемными электрическими соединениями. Тем самым обеспечивается необходимая в эксплуатации пассажировместимость и тяговооруженность электропоезда 1.
Полезная модель «Электропоезд постоянного тока» соответствует условию патентоспособности «Промышленная применимость», так как электропоезд постоянного тока с возможностью гибкого конфигурирования составности электропоезда как в заводских условиях, так и в деповских за счет использования блочно-модульного принципа в компоновке электропоезда путем применения функционально законченных тяговых секций, присоединяемых к электрической системе и системе управления электропоезда межвагонными быстроразъемными электрическими соединениями без производства конфигурирования программного обеспечения микропроцессорной системы управления и диагностики электропоезда, успешно испытан и внедрен в производство на ООО «Уральские локомотивы» г. Верхняя Пышма Свердловской области.