Электрический интерфейс в рельсовом транспортном средстве

Полезная модель относится к электрическому интерфейсу в рельсовом транспортном средстве, причем транспортное средство содержит как кузов вагона, так и головной модуль.
Хвостовые вагоны мотор-вагонных поездов уже в течение нескольких лет должны отвечать специфическим требованиям к безопасности кузовов вагонов при авариях со столкновением. Эти требования определены, например, в норме DIN EN 15227 «Требования к безопасности вагонов рельсовых транспортных средств при столкновениях» от 2008 г., а также в кодексе UIC 651 «Исполнение рабочих мест машинистов локомотивов, моторных вагонов, мотор-вагонных поездов и вагонов с кабиной управления» Международного союза железных дорог. Для достижения возможности их выполнения кузов хвостового вагона моторвагонного поезда обычно выполняют двухсекционным, причем саму структуру кузова вагона выполняют отдельно от кабины машиниста. Кабина машиниста, которую называют также головным модулем, содержит при этом контролируемо деформируемые зоны деформации для поглощения энергии соударения, а также защитную капсулу, которая создает пространство выживания машиниста. Сам кузов вагона также выполнен таким образом, что он способен принимать энергию, передаваемую далее от головного модуля. При изготовлении хвостового вагона моторвагонного поезда кузов вагона и головной модуль монтируют, как правило, отдельно друг от друга и в завершение соединяют между собой.
Как в кузове вагона, так и в головном модуле хвостового вагона обычно расположено соответственно множество электрических устройств, которые соединены между собой электрическими линиями или кабелями или снабжаются электроэнергией через линии. После соединения головного модуля и кузова вагона уже подготовленные при предварительной сборке с необходимыми длинами линии или кабели проводят вовнутрь через отверстия, проемы или кабельные каналы в головной модуль в интерфейсе головного модуля и кузова вагона и соединяют их с расположенными там электрическими устройствами. Для выполнения требований к пожарной безопасности отверстия в интерфейсе герметизируют для защиты от возможного проникновения огня или дыма. Для этого, например, пространство между соответствующим отверстием и проведенными сквозь него кабелями заполняют вспучивающейся массой. Альтернативно можно использовать кабельный ввод с выполненным в качестве монтажного конструктивного узла противопожарным средством из вспучивающегося материала, например, раскрытого в документе DE102012203146А1.
Прокладка и присоединение электрических линий или кабелей в головном модуле после соединения обеих частей хвостового вагона при этом означает убыточные, относительно высокие расходы, в частности, вследствие стесненного пространства в кабине машиниста.
Задачей полезной модели является указание устройства, которое обеспечивает возможность несложного соединения электрических компонентов в головном модуле и кузове вагона рельсового транспортного средства. Эту задачу решают с помощью электрического интерфейса в соответствии с независимым пунктом формулы полезной модели. Исполнения электрического интерфейса указаны в зависимых пунктах формулы полезной модели.
Первый аспект полезной модели охватывает электрический интерфейс в рельсовом транспортном средстве, при котором проложенные в кузове вагона транспортного средства линии оканчиваются на, по меньшей мере, одной первой части электрического штекерного соединения, причем, по меньшей мере, одна первая часть электрического штекерного соединения расположена в области механического стыка кузова вагона и головного модуля, и при котором, по меньшей мере, одна первая часть электрического штекерного соединения может быть соединена с, по меньшей мере, одной второй частью электрического штекерного соединения, на которой оканчиваются проложенные в головном модуле электрические линии.
Предпочтительным образом с помощью соответствующего окончания электрических линий в головном модуле и кузове вагона обе этих части могут быть механически соединены между собой на относительно более поздней фазе изготовления транспортного средства. При этом описанные выше электрические устройства в головном модуле и кузове вагона уже в значительной мере заранее смонтированы и подключены к кабелям, в результате чего после механического объединения головного модуля и кузова вагона для установления электрических соединений между линиями в головном модуле и линиями в кузове вагона производят соединение соответствующих частей электрических штекерных соединений.
В соответствии с исполнением полезной модели, по меньшей мере, одна первая часть электрического штекерного соединения расположена в области траверсы, расположенной в поперечном направлении транспортного средства.
В соответствии с усовершенствованием этого исполнения, по меньшей мере, одна первая часть электрического штекерного соединения расположена в, по меньшей мере, одном отверстии в стенке траверсы, граничащей с местом механического стыка.
В соответствии со следующим усовершенствованием траверса расположена в области крыши кузова вагона и/или в области основания кузова вагона.
При этом в соответствии со следующим исполнением полезной модели траверса может служить для механического соединения головного модуля и кузова вагона. Например, траверса может содержать проемы или отверстия, через которые проводят шурупы. Также и сами отверстия могут быть оснащены соответствующей резьбой, в которую ввинчивают шурупы.
В частности, в соответствии с усовершенствованием траверса может быть выполнена в виде прессованного профиля в качестве части конструкции кузова вагона. В частности, при изготовлении кузова вагона из прессованных профилей траверса может быть выполнена в виде интегральной составной части структуры кузова вагона или заготовки кузова вагона.
В соответствии со следующей формой исполнения полезной модели, по меньшей мере, первая часть электрического штекерного соединения выполнена в виде соответствующей штепсельной розетки с множеством контактных отверстий, и, по меньшей мере, вторая часть электрического штекерного соединения может быть выполнена в виде соответствующего штекера с множеством контактных штифтов, соответствующих множеству контактных отверстий. Количество электрических штекерных соединений, а также количество соответственно предусмотренных в них контактных штифтов или отверстий выбирают, например, в зависимости от количества подлежащих соединению электрических устройств, а также количества линий, соответственно необходимых для их электрического соединения. Также первая и вторая части электрического штекерного соединения могут содержать как контактные штифты, так и контактные отверстия.
В соответствии со следующим исполнением полезной модели кузов вагона и головной модуль являются частями хвостового вагона мотор-вагонного поезда. Как описано выше, головные модули применяют, в частности, для выполнения требований к безопасности при авариях со столкновением рельсовых транспортных средств.
В последующем полезная модель поясняется более подробно на основании примеров исполнения. При этом на чертежах представлено следующее:
фиг. 1 – схематический вид сбоку и вид сверху на рельсовое транспортное средство,
фиг. 2 – схематический вид в сечении на интерфейс головного модуля и кузова хвостового вагона,
фиг. 3, 4 – схематические виды в сечении на головной модуль и кузов вагона по фиг. 2 в интерфейсе,
фиг. 5 – схематический перспективный вид на траверсу,
фиг. 6, 7 – схематические виды в сечении на траверсу по фиг. 5 с расположенными там или на ней частями электрического штекерного соединения, и
фиг. 8, 9 – схематический вид сверху на части соответствующего штекерного соединения по фиг. 6, 7.
Из соображений повышения наглядности на фигурах для одинаковых или одинаково или почти одинаково функционирующих компонентов использованы одни и те же ссылочные обозначения.
Фиг. 1 схематически показывает два вида на примерное рельсовое транспортное средство 1 в качестве примера для рельсового транспортного средства, причем верхнее изображение показывает сечение через рельсовое транспортное средство в виде сбоку, в то время как нижнее изображение показывает рельсовое транспортное средство в виде сверху. Изображенное в качестве примера рельсовое транспортное средство 1 выполнено в виде мотор-вагонного поезда с множеством вагонов для транспортировки пассажиров, причем исключительно первый вагон показан в форме хвостового вагона 2, а прицепленный к первому вагону второй вагон изображен в форме среднего вагона 3. Оба вагона соответственно содержат кузов 4 вагона, который через поворотные тележки 5 в форме ведущих моторных или ходовых поворотных тележек опирается о не изображенные рельсы, причем задний правый конец хвостового вагона 2 и передний левый конец среднего вагона 3 также могут опираться об общую поворотную тележку, в частности, так называемую поворотную тележку Якобса. Хвостовой вагон 2 разделен относительно продольной оси L или горизонтальной оси, например, на несколько пространственных областей. Эти области представляют собой, с одной стороны, кабину машиниста или головной модуль 6 в передней области и, с другой стороны, граничащий с кабиной 6 машиниста кузов 4 вагона. Кузов 4 вагона включает в себя пассажирский салон 7, в котором предусмотрена возможность размещения пассажиров на сидячих местах. Соединенный с хвостовым вагоном 2 средний вагон 3 содержит в отличие от хвостового вагона 2 исключительно кузов 4 вагона, который также содержит пассажирский салон 7. Пассажиры могут входить в пассажирские салоны 7 вагонов 2, 3 и выходить из них через расположенные в боковых стенках соответствующего кузова 4 вагона, не изображенные двери. Кроме того, через тамбурный переход 8 пассажиры могут попадать в пассажирский салон 7 соседнего вагона 2, 3. Такого рода тамбурные переходы 8 обычно защищены от влияний окружающей среды с помощью волнообразного сильфона или гофра.
Фиг. 2 схематически показывает в сечении вид на примерное место стыка головного модуля 6 и кузова 4 показанного на фиг. 1 хвостового вагона 2, причем показана лишь передняя частичная длина кузова 4 вагона и головной модуль 6 и кузов 4 вагона еще не соединены механически между собой. Кузов 4 вагона выполнен примерно в виде трубки кузова вагона, то есть без торцовой стенки, которая пространственно отделяла бы кузов 4 вагона на переднем конце, на левой стороне на фиг. 2, от головного модуля 6. Относительно вертикальной оси Н кузов 4 вагона ограничен в верхнем направлении крышей 8 кузова вагона и в нижнем направлении основанием 9 кузова вагона. Расположенная под основанием 8 кузова вагона передняя поворотная тележка хвостового вагона 2, как это показано на фиг. 2, не изображена специально на фиг. 2. Кузов 4 вагона может быть изготовлен, например, путем соединения прессованных профилей из легкого металла, в частности, алюминия, в соответствии с известным интегральным методом строительства.
Структурная конструкция головного модуля 6 изображена на левой стороне фиг. 2 и отличается в некоторых точках от конструкции кузова 4 вагона для выполнения упомянутых выше требований к безопасности в случае соударения. Головной модуль 6 содержит плиту 10 основания, которую изготавливают, например, из прессованных профилей. Плита 10 основания опирается, например, о не изображенную более подробно структуру основания, на которой в передней, левой на фиг. 2 области, могут быть расположены следующие элементы для целенаправленного поглощения энергии соударения, а также компоненты фронтальной сцепки. В качестве части структуры основания на правой на фиг. 2 стороне головного модуля 6 расположена примерная траверса 11, при помощи которой головной модуль 6 соединяют в нижней области с сообщающейся траверсой 12 ниже кузова 4 вагона, например, с помощью болтового соединения. Далее, головной модуль 6 содержит две так называемых передние стойки 13, которые вместе со структурой основания образуют капсулу безопасности и, таким образом, пространство выживания машиниста при соударении. Эти передние стойки 13, в свою очередь, соединены в верхней области с помощью болтового соединения посредством траверсы 14 с сообщающейся траверсой 15 в области крыши 8 кузова 4 вагона. Нижняя и верхняя траверсы 12, 15 кузова 4 вагона, как и кузов вагона, могут быть изготовлены из прессованного профиля и соединены путем стыкования с крышей 8 кузова вагона и с основанием 9 кузова вагона со следующими, не изображенными структурами основания или крыши кузова вагона. Эти структуры основания или крыши выполнены для передачи далее или поглощения энергии соударения, принятой структурой основания и передними стойками 13 головного модуля. Головной модуль 6 дополняют не изображенными, имеющими, как правило, хорошие аэродинамические характеристики наружной облицовкой, лобовыми и по мере необходимости боковыми стеклами, а также дверьми.
На фиг. 2 схематически показан, кроме того, электрический интерфейс в месте механического стыка головного модуля 6 и кузова 4 вагона. Так, ниже крыши 8 кузова 4 вагона, например, в одном или нескольких расположенных в этой области кабельных каналах проложены электрические линии или кабеля 16. Эти линии или кабели 16 оканчиваются на соответственно первой части 17 электрического штекерного соединения, в частности, на соответствующей штепсельной розетке, которая укреплена на верхней траверсе 15 в передней области кузова 4 вагона. Сообщающиеся линии или кабели 18 на стороне головного модуля 6 проложены, например, также в верхней области головного модуля 6 и оканчиваются на соответственно второй части 19 электрического штекерного соединения. Эта вторая часть 19 укреплена, например, не на структурном компоненте головного модуля 6, а после механического соединения головного модуля 6 с кузовом 4 вагона соединена с сообщающейся первой частью 17 на траверсе 15, в результате чего также происходит ее фиксация. За счет соединения соответствующих обеих частей 17, 19 штекерного соединения создают электрические соединения между головным модулем 6 и кузовом 4 вагона.
Фиг. 3 и фиг. 4 показывают схематические виды на головной модуль 6, а также на кузов 4 вагона в месте стыкования этих обоих компонентов хвостового вагона 2, в соответствии с указанными на фиг. 2 сечениями А-А и В-В. Дополнительно к описанным на фиг. 2 структурным компонентам головного модуля 6 на фиг. 3 в примерном виде изображена форма наружной облицовки 20 головного модуля 6 в области механического стыка головного модуля 6 и кузова 4 вагона. Изображенную, большую по величине высоту наружной облицовки 20 головного модуля относительно боковых стенок 22 кузова 4 вагона на фиг. 4 следует обосновать тем, что на верхней стороне крыши 8 кузова вагона расположены, например, компоненты тяговой системы моторвагонного поезда, например, токоприемник, трансформатор и/или выпрямитель, а также, например, установка кондиционирования воздуха для климатизации пассажирского салона. Они могут быть облицованы специальными облицовочными элементами, которые хотя и не являются частью кузова вагона, однако, удлиняют боковые стенки 22 кузова 4 вагона вверх, в результате чего при рассмотрении хвостового вагона в виде сбоку возникает облицовка с единой высотой.
Фиг. 3 показывает в верхней области две траверсы 14, которые, как указано на фиг. 2, расположены на соответственно верхнем конце передней стойки. В этих расположенных в поперечном направлении Q траверсах предусмотрены, например, соответственно три отверстия 21, которые совпадают с сообщающимися отверстиями 21в траверсе 15 кузова 4 вагона при стыковании головного модуля и кузова вагона. Расположенные ниже плиты 10 основания головного модуля 6 траверсы 11 содержат соответственно пять отверстий 21, которые совпадают с сообщающимися отверстиями 21 в траверсе 12 ниже основания 9 кузова вагона. Альтернативно к обеим изображенным нижним траверсам 11 головного модуля 6 может быть также предусмотрена одна единственная траверса, в соответствии с траверсой 12 кузова 4 вагона. Аналогичным образом траверса 12 кузова 4 вагона может быть выполнена также в виде двух траверс в соответствии с траверсами 11 головного модуля. Отверстия в траверсах 11, 12, 14, 15 служат для приема или проведения шурупов для разъемного соединения головного модуля 6 и кузова 4 вагона. При этом отверстия 21 в траверсах 11 и 14 головного модуля 6 могут быть, например, оснащены резьбой, в которую ввинчивают шурупы, соответственно введенные со стороны кузова вагона в траверсы 12 и 15. Альтернативно шурупы могут быть закреплены на стороне головного модуля с помощью гаек. Показанное и названное количество шурупов и отверстий 21 носит лишь примерный характер, необходимое количество зависит, в частности, от требований к стабильности или подлежащих приему сил механического соединения головного модуля 6 и кузова 4 вагона.
В области между передними траверсами 14 головного модуля 6 схематически показаны контуры электрических штекерных колодок 19. Как описано выше для фиг. 2, они еще перед стыкованием головного модуля 6 и кузова 4 вагона уже расположены в верхней области головного модуля для соединения со штекерными колодками на стороне кузова вагона после стыкования. На стороне кузова вагона на передней стороне траверсы 15 расположены выполненные, например, с прямоугольной формой отверстия 23, в которых расположена и укреплена на траверсе 15 соответственно не изображенная первая часть 17 штекерного соединения. Примеры такого расположения и крепления описаны ниже более подробно применительно к фиг. 6-9.
Фиг. 5 показывает в перспективном виде расположенную в области крыши кузова 4 вагона траверсу 15. В отличие от вида спереди по фиг. 4 фиг. 5 показывает при этом вид сзади на траверсу 15, то есть вид со стороны кузова вагона. Рядом с отверстиями 21, в которые введены шурупы для соединения кузова 4 вагона с головным модулем 6, в задней стенке траверсы 15 содержится множество отверстий 24, через которые проведены электрические кабели 16 или через которые на передней стенке траверсы 15 могут быть смонтированы первые части 17 штекерных соединений. На фиг. 6 и 7 в качестве примера показан вид в сечении на траверсу 15 в области такого расположенного на задней стороне отверстия 24. На перспективно задней стороне отверстий 24 можно распознать отверстия 23, расположенные на передней стенке траверсы 15. Расположенные на задней стороне отверстия 24 выбраны при этом в качестве примера таким образом, что через них возможен доступ к соответственно двум отверстиям в передней стенке траверсы 15. Соответствующим образом соответственно пары отверстий 23 на фиг. 4 расположены на определенном расстоянии от соответственно ближайшей соседней пары отверстий 23. Таким образом, доступ к изображенным на фиг. 4 четырнадцати отверстиям 23 для соответственно четырнадцати электрических штекерных соединений на траверсе 15 возможен с задней стороны траверсы 15 через семь отверстий 24, которые изображены на фиг. 5.
Фиг. 6 и 7 показывают соответственно виды в сечении на траверсу 15 в области отверстия 23 передней стенки, а также сообщающегося отверстия 24 задней стенки траверсы 15. Фиг. 8 и 9 показывают сообщающиеся виды сверху на штекерные соединения в соответствии с указанными на фиг. 6 и 7 сечениями С и D или Е и F.
Как видно из фиг. 6 и 7, большее по размеру отверстие 24 в задней стенке траверсы 15 обеспечивает возможность доступа к меньшему отверстию 23, в котором расположена первая часть 17 штекерного соединения, в результате чего – как в качестве примера показано на фиг. 7 – крепление этой части штекерного соединения возможно со сторон кузова вагона. Первая часть 17 штекерного соединения, расположенная в области отверстия 23 передней стенки траверсы 15, выполнена в примерах по фиг. с 6 по 9 соответственно в виде штепсельной розетки с 10 контактными отверстиями. Эту штепсельную розетку 17 после соединения кузова вагона и головного модуля соединяют с расположенной на стороне головного модуля второй частью 19 штекерного соединения, в примерах по фиг. с 6 по 9 в качестве соответствующего штекера 19 с соответствующим количеством контактных штифтов, в результате чего устанавливается электрическое соединение. Контактные отверстия и контактные штифты обозначены на фиг. 6 и 7 соответственно штриховыми линиями, в то время как примерное расположение контактных отверстий и контактных штифтов в штепсельной розетке или на штекере изображено на фиг. 8 и 9. Обе части 17, 19 штекерного соединения соответственно завершают кабель 16 с множеством электрических линий. Для необходимой по мере надобности разгрузки кабелей от натяжения части 17, 19 штекерного соединения могут содержать соответственно не изображенные крепежные элементы, например, в форме хомутов, на которых могут быть укреплены подведенные кабели.
В примере по фиг. 6 штепсельные розетки и штекеры с помощью крепежных уголков 25 механически соединены как между собой, так и с передней стенкой траверсы 15. Для этого крепежные уголки 25, которые изготовлены, например, из металла, содержат соответственно отверстия, через которые проводят шурупы, которые крепят в соответствующих резьбовых отверстиях в траверсе 15. За счет пригодного выбора размера отверстия 23 воздушный зазор между отверстием 23 и штепсельной розеткой поддерживают по возможности малым, за счет чего выполняются требования к пожаробезопасности. Дополнительно и по мере необходимости между штепсельной розеткой и траверсой 15 в области отверстия 23 может быть расположено уплотнение, в частности, из вспучивающегося материала.
В примере по фиг. 7 штепсельная розетка укреплена на внутренней стороне передней стенки траверсы 15 с помощью крепежной рамы 27. Эта крепежная рама 27 содержит отверстия, через которые шурупы ввинчивают в резьбовые отверстия на внутренней стороне траверсы 15. За счет использования крепежной рамы 27, в частности, при использовании дополнительного уплотнения, например, из вспучивающегося материала, может быть достигнута хорошая пожаробезопасность. Показанная в качестве примера штепсельная розетка также содержит крепежную раму 26 с расположенными на ней дистанционными втулками 28. Крепежная рама 26 и дистанционные втулки 28 соответственно содержат отверстия, через которые в соответствии с примером по фиг. 6 шурупы вводят и крепят в соответствующих резьбовых отверстиях в траверсе. Дистанционные втулки 28 служат при этом для обеспечения оптимального механического соединения между штекером и штепсельной розеткой без опасности приложения, например, в результате чрезмерно тугого затягивания крепежных болтов, слишком больших сил на соединения между контактными штифтами и контактными отверстиями и ухудшения в результате этого соответствующего электрического соединения.
Как упоминалось выше, фиг. 8 и 9 показывают соответственно виды на первую и вторую часть соответствующего электрического штекерного соединения на сечениях C и D или Е и F, указанных на фиг. 6 и 7. При этом на фиг. 8 на левой стороне показан штекер с десятью контактными штифтами 29, а также с расположенными на нем четырьмя крепежными уголками 25, в то время как на правой стороне фиг. 8 изображены две расположенные в лежащих рядом друг с другом отверстиях 23 траверсы 15, обозначенные штриховыми линиями штепсельные розетки с десятью сообщающимися контактными отверстиями 30, а также с также расположенными на них четырьмя крепежными уголками для крепления на траверсе 15. На фиг. 9 показано примерное альтернативное исполнение штекеров и штепсельных розеток в соответствии с фиг. 7. При этом штекер на левой стороне фиг. 9 содержит крепежную раму 26, дистанционные втулки 28, а также десять контактных штифтов 29, в то время как на правой стороне изображены исключительно обе штепсельных розетки, вследствие их описанного крепления на внутренней стороне траверсы 15, с десятью сообщающимися контактными отверстиями 30 в отверстиях 23 траверсы 15. Выше и ниже штепсельных розеток предусмотрены резьбовые отверстия 31, в которых с помощью шурупов могут быть укреплены штекеры или крепежные рамы 26 штекеров.