СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ПОЕЗДОВ ИЗ ОТДЕЛЬНЫХ ВАГОНОВ
METHOD OF MAKING UP TRAINS OF CARS

Настоящее изобретение относится к способу формирования поездов из отдельных вагонов без тягового оборудования, прежде всего из пассажирских вагонов, путем сцепления с по меньшей мере одной тяговой единицей по меньшей мере одного допускающего возможность его автономной эксплуатации первого отдельного вагона с получением подвижного состава. Изобретение относится также к подвижному составу, который может быть сформирован этим предлагаемым в изобретении способом. Изобретение относится далее к отдельному вагону без тягового оборудования для предлагаемого в изобретении подвижного состава.
Под подобными отдельными вагонами без тягового оборудования обычно подразумеваются пассажирские вагоны, т.е. вагоны для перевозки пассажиров, не имеющие своего собственного привода. В отличие от вагонов так называемых сочлененных поездов эти отдельные вагоны имеют с обоих своих концов ходовые тележки, и поэтому их можно по отдельности передвигать при формировании из них поезда. Обычно отдельные вагоны прицепляют к локомотивам или иным аналогичным тяговым машинам, которыми подвижной состав приводится в движение. При этом локомотив, как правило, снабжает прицепленные к нему отдельные вагоны электроэнергией, необходимой для работы бортовых систем вагона, таких как системы освещения, системы кондиционирования воздуха, системы вентиляции, информационные системы и иные системы. Для электроснабжения отдельных вагонов поезда используется проходящая через весь подвижной состав высоковольтная линия, так называемая электрическая магистраль поезда (по которой передается электрический ток постоянного или переменного напряжения величиной, например, от 1000 до 3000 В). Обычно локомотив берет на себя также функцию по передаче в соответствующие системы прицепленных к нему отдельных вагонов управляющей информации и при необходимости иной информации. Для этого используется проходящая через весь подвижной состав информационная шина, часто так называемая поездная шина (например, шина WTB, от англ. Wired Train Bus, проводная поездная шина, соответствующая стандарту Международного союза железных дорог (МСЖД) UIC 556 "Informationsübertragung im Zug -Zugbus" ("Передача информации в поезде - Поездная шина")). Информация может передаваться и, например, по обычным шинам или линиям связи, например, в соответствии со стандартом UIC 558 "Fernsteuer- und Informationsleitung; Technische Einheitsmerkmale für die Ausrüstung der RIC-Reisezugwagen" ("Шина дистанционного управления и передачи данных; Стандартные технические особенности оборудования пассажирских вагонов типа RIC"). Для передачи информации можно также использовать другие среды, например, пневматические линии для пневматического тормоза или же гидравлические линии.
В настоящее время подобные пассажирские вагоны изготавливают с кузовом длиной от примерно 20 до 28 м. На его концах расположены буфера и тяговые крюки, реже - автоматические сцепные устройства (автосцепки). Такие вагоны выполняют одно- либо двухэтажными. В Европе пассажирские вагоны обычно выполняют в соответствии с требованиями МСЖД со стандартизированными механическими устройствами сопряжения (к которым относятся, в частности, буфера, механизмы сцепления, тормозные системы, переходные площадки) и со стандартизированными электрическими устройствами сопряжения (к которым относятся, в частности, системы энергоснабжения, линии управления, информационные шины) с целью обеспечить таким путем универсальную взаимозаменяемость вагонов, а тем самым и возможность их использования в международном сообщении. Наиболее важные компоненты подобных вагонов описаны в стандарте UIC 567 "Allgemeine Bestimmungen für Reisezugwagen" ("Общие требования к пассажирским вагонам"). Специальные вопросы, связанные с энергоснабжением, представлены в стандарте UIC 550 "Elektrische Energieversorgungseinrichtungen für Wagen der Reisezugbauart" ("Устройства электроснабжения для вагонов пассажирского типа") и в стандарте UIC 552 "Versorgung der Züge mit elektrischer Energie - Technische Merkmale der Zugsammelschiene (ZS)" ("Снабжение поездов электроэнергией - Технические особенности электрической магистрали поезда (ЭМП)").
Известные пассажирские вагоны обычно выполняют в виде допускающих возможность их автономной эксплуатации (или автономно эксплуатируемых) вагонов, т.е. каждый такой вагон можно индивидуально, вне зависимости от других вагонов прицеплять к соответствующей тяговой единице. При этом через соответствующие требованиям стандартов МСЖД устройства сопряжения его можно соединять или сцеплять с любыми другими вагонами. Каждый подобный вагон оснащен всем необходимым для его эксплуатации оборудованием, рассчитанным на обеспечение его функционирования. Тем самым из самых разнообразных вагонов можно формировать поезда различной длины.
Несмотря на принципиальную возможность формирования подвижного состава из известных пассажирских вагонов практически без каких бы то ни было ограничений на порядок их расположения в составе, в отличие от, например, сочлененных поездов с более или менее жестко заданным порядком расположения в них вагонов, выполнение пассажирских вагонов автономно эксплуатируемыми сопряжено также с целым рядом недостатков.
Один из таких недостатков состоит в том, что из-за оснащения каждого вагона необходимым оборудованием для энергоснабжения, распределения энергии, управления и информационного уведомления пассажиров, а также необходимыми тормозными системами вагоны имеют большую массу, сложную конструкцию и высокую стоимость.
Другой недостаток проявляется в том случае, когда необходимое оборудование, как это имеет место, например, в случае вагонов не с высоким уровнем пола, невозможно частично или полностью разместить под полом вагона либо сверху вагона под его крышей или на ней. В вагонах, например, с низким уровнем пола по меньшей мере часть необходимого оборудования приходится размещать в пассажирском салоне в специально предназначенных для этого шкафах, которые, как очевидно, занимают соответствующее пространство и из-за этого уменьшают пассажировместимость вагона.
В моторвагонных же поездах принято формировать моторвагонные секции из двух или более отдельных вагонов. Обусловлено это тем, что необходимое для эксплуатации поезда оборудование можно распределить по двум или более вагонам. Для технического обслуживания отдельные вагоны моторвагонной секции можно отцепить от нее, однако из-за распределения функционального оборудования по отдельным вагонам они должны всегда эксплуатироваться совместно в составе моторвагонной секции. Так, например, поезда берлинской городской железной дороги после ее электрификации в 1920-х годах стали выпускать в виде моторвагонных секций, в каждой из которых имеется по контроллерному вагону и по компрессорному вагону. Подобный принцип распределения необходимого для эксплуатации поезда оборудования по нескольким вагонам сохранялся до настоящего времени. Аналогичные концепции использовались также в других моторвагонных поездах и поездах метрополитена.
Присущее этому принципу очевидное преимущество состоит в облегчении вагонов, упрощении их конструкции, а тем самым и в их удешевлении. Однако такому принципу присущ и соответствующий недостаток, состоящий в меньшей гибкости при формировании поездов. Так, например, в соответствии с подобным принципом можно формировать лишь поезда, количество вагонов в которых кратно количеству вагонов в основных секциях.
Исходя из вышеизложенного, в основу настоящего изобретения была положена задача разработать способ формирования поездов, подвижной состав и отдельный вагон указанного в начале описания типа, которые не имели бы вовсе или по меньшей мере практически не имели бы указанных выше недостатков и прежде всего при простоте и экономичности реализации обеспечивали бы возможность максимально гибкого формирования поездов.
Эта задача в отношении способа формирования поездов указанного в ограничительной части п.1 формулы изобретения типа решается согласно изобретению с помощью отличительных признаков п.1 формулы изобретения. В отношении подвижного состава указанного в ограничительной части п.9 формулы изобретения типа эта задача решается с помощью отличительных признаков п.9. В отношении же отдельных вагонов эта задача решается с помощью отличительных признаков п.п.23 и 24 формулы изобретения, а также с помощью вагонной секции, заявленной в п.25 формулы изобретения.
Основная идея настоящего изобретения состоит в том, что при простой и экономически эффективной реализации гибкость в формировании поездов из отдельных вагонов без тягового оборудования можно обеспечить, используя в качестве первого отдельного вагона основной вагон, который выполнен с расчетом в основном на полное энергообеспечение и/или информационное обеспечение по меньшей мере одного неавтономно эксплуатируемого второго отдельного вагона в штатном режиме.
Энергией, которой в настоящее время снабжаются вагоны, преимущественно является электроэнергия. В качестве примера энергии других видов можно назвать пневматическую энергию, используемую, в частности, в тормозных системах и/или пневматических рессорах и иных приводах. Пневматическая энергия передается по сквозной тормозной магистрали, так называемому напорному воздухопроводу от главного резервуара. В подвижном составе может также использоваться гидравлическая энергия.
Используемая в подвижном составе информация может представлять собой, например, информацию о состоянии поезда, информацию, используемую для управления подвижным составом и отдельными расположенными в нем системами, диагностическую информацию или информацию, предназначенную для пассажиров и/или для поездного персонала. Подобная информация обычно передается в виде электрических сигналов по управляющим линиям, например, посредством реле, или по цифровым шинным системам. Для пневматических или электропневматических тормозных систем необходимая для управления торможением информация передается по пневматическому трубопроводу, так называемой воздушной магистрали.
Согласно изобретению основной вагон выполнен при этом с расчетом на в основном полное энергообеспечение и/или на в основном полное информационное обеспечение по меньшей мере одного неавтономно эксплуатируемого - второго - отдельного вагона, называемого в последующем описании также дополнительным вагоном, в штатном режиме. Очевидно, однако, что второй отдельный вагон по соображениям безопасности может быть оборудован соответствующими резервными устройствами энергоснабжения на возможный случай кратковременного обеспечения работы вагонных систем в аварийном режиме. Помимо этого дополнительные вагоны могут также иметь отдельные системы, выполняющие отдельные функции в дополнительном вагоне независимо от основного вагона. Так, например, система энергоснабжения может быть размещена только в основных вагонах в расчете на энергообеспечение одновременно основных и дополнительных вагонов, а системы управления торможением могут быть предусмотрены в каждом вагоне подвижного состава, в том числе и в дополнительных вагонах.
С предлагаемым в изобретении основным вагоном можно сцеплять один или несколько вторых отдельных вагонов, на энергообеспечение и/или информационное обеспечение которых он рассчитан, с образованием первой вагонной секции, которая обладает целым рядом преимуществ перед вагонной секцией, сформированной из того же количества известных автономно эксплуатируемых отдельных вагонов.
Так, в частности, формирование поезда из подобных, предлагаемых в изобретении первых вагонных секций позволяет существенно уменьшить общую массу подвижного состава. Размещенное в основном вагоне устройство энергообеспечения, которое обладает повышенной мощностью и рассчитано на энергоснабжение всех вагонов первой вагонной секции, можно выполнить гораздо меньшей массы по сравнению с общей массой известных отдельных устройств энергообеспечения, предусматриваемых в отдельных вагонах. Такое уменьшение массы становится заметно не только при изготовлении вагонов, но и прежде всего в фазах ускорения подвижного состава. Тем самым обеспечивается экономия электроэнергии. Помимо этого и тормозное оборудование в свою очередь можно выполнить соответственно облегченным и таким путем дополнительно уменьшить общую массу подвижного состава.
Поскольку стоимость электрического оборудования, а иногда и пневматического оборудования и/или прочего оборудования для снабжения другими средами значительно влияет на стоимость изготовления вагонов, предлагаемое в настоящем изобретении решение позволяет снизить производственные издержки. Так, в частности, одна единица оборудования многократно увеличенной мощности гораздо рентабельнее в изготовлении, чем соответствующее количество единиц оборудования того же назначения, но одинарной мощности. Сказанное относится также к внутренним устройствам, необходимым для встраивания соответствующего оборудования в вагоны (корпусы, шкафы, распределительные щиты, вентильные преобразователи, вентиляторы и прочая оснастка), к монтажу различного оборудования и его вводу в эксплуатацию.
Помимо этого значительно сокращаются затраты на оборудование, необходимое для подсоединения систем отдельных вагонов к поездным системам энергоснабжения и поездным системам управления. Так, в частности, необходимыми для этого сложными и дорогостоящими устройствами сопряжения, такими, например, как силовые выключатели, заземляющие устройства, а также соединительные розетки, требуется оснащать лишь каждый основной вагон, тогда как дополнительные вагоны должны иметь лишь существенно более простые устройства сопряжения для подсоединения к основному вагону. Кроме того, предлагаемое в изобретении решение позволяет существенно сократить количество необходимых управляющих компьютеров (для вагонной системы управления, информационных систем, а в некоторых случаях - и для тормозных устройств), поскольку такие управляющие компьютеры необходимо предусматривать лишь в каждом основном вагоне. Выполнение основных вагонов с расчетом на независимую эксплуатацию позволяет при определенных условиях упростить некоторые устройства сопряжения, размещаемые на концах вагонов.
В целом же все оборудование, размещаемое в первой вагонной секции, занимает меньше места, чем все оборудование, размещаемое в двух известных отдельных вагонах. Предлагаемое в изобретении решение позволяет прежде всего в вагонах с низким уровнем пола рациональнее размещать необходимое оборудование в шкафах, располагаемых в пассажирском салоне. Так, в частности, преобладающая часть встраиваемого оборудования размещается в основном вагоне, тогда как в дополнительном вагоне не требуется размещать практически никакого встраиваемого оборудования. Благодаря описанному выше уменьшению в целом количества оборудования первой вагонной секции и меньшей его массе, а тем самым и сокращению в целом необходимого для его размещения монтажного пространства в целом увеличивается полезная площадь вагонной секции по сравнению с секцией, состоящей из двух известных отдельных вагонов.
Еще одно преимущество настоящего изобретения перед известными моторвагонными поездами, в которых все необходимое оборудование распределено по отдельным вагонам, состоит в возможности автономной или независимой эксплуатации основных вагонов. Иными словами, основные вагоны можно включать в подвижной состав и индивидуально, т.е. без дополнительных вагонов, что позволяет формировать поезда с любом четным или нечетным количеством вагонов вплоть до максимально допустимого с эксплуатационной точки зрения количества.
Преимущество же настоящего изобретения перед сочлененными поездами состоит в том, что применяемые согласно изобретению вагоны представляют собой отдельные вагоны, из которых поэтому можно формировать поезда и которые можно обслуживать, как и ранее, аналогично известным отдельным вагонам. Иными словами, поезда можно удлинять и укорачивать в зависимости от эксплуатационных потребностей. Так, например, в зависимости от мощности локомотива и его энергоснабжения, соответственно в зависимости от инфраструктуры или особенностей управляющей электроники, можно формировать поезда, количество вагонов в которых достигает 16.
Основной вагон в принципе может быть рассчитан на эксплуатацию совместно с ним любого количества вторых отдельных вагонов. Однако возможность наиболее гибкого формирования подвижного состава при высокой рентабельности производства вагонов обеспечивается в том случае, когда основной вагон рассчитан на энергообеспечение и/или информационное обеспечение только одного неавтономно эксплуатируемого второго отдельного вагона в штатном режиме. Поскольку расходы, связанные с энергообеспечением и/или информационным обеспечением нескольких вагонов, увеличиваются сверхпропорционально увеличению количества вагонов, использование основного вагона в сочетании только с одним дополнительным вагоном обеспечивает также особо высокую рентабельность производства вагонов.
С учетом сказанного выше подвижной состав минимальной длины, который можно сформировать предлагаемым в изобретении способом, представляет собой поезд, состоящий из тяговой машины, например, локомотива, и одного прицепленного к нему основного вагона. Предпочтительнее же сцеплять с по меньшей мере одним основным вагоном по меньшей мере один неавтономно эксплуатируемый второй отдельный вагон в по меньшей мере одну первую вагонную секцию. Второй отдельный вагон выполнен при этом с расчетом на его в основном полное энергообеспечение и/или информационное обеспечение в штатном режиме со стороны основного вагона. Подобные неавтономно эксплуатируемые вторые отдельные вагоны, энергообеспечение и/или информационное обеспечение которых в штатном режиме осуществляют основные вагоны, ниже называются также дополнительными вагонами.
По уже указанным выше причинам предпочтительно сцеплять друг с другом основной вагон и дополнительный вагон с получением в результате первой вагонной секции, предпочтительно двухвагонной секции, состоящей из основного и дополнительного вагонов.
Для максимально эффективного использования описанных выше преимуществ предпочтительно формировать подвижной состав, включающий множество первых вагонных секций. Помимо этого для возможности формирования подвижного состава с любым количеством вагонов предпочтительно также формировать подвижной состав, включающий по меньшей мере один основной вагон, не входящий в состав первой вагонной секции.
Отдельные вагоны предлагаемого в изобретении исполнения в принципе могут быть оснащены любыми функциями и могут иметь любую конструкцию. Так, например, они могут представлять собой отдельные вагоны обычной одно- или двухэтажной конструкции с высоким уровнем пола и с соответствующим требованиям стандартов МСЖД межвагонным переходом с суфле из резиновых валиков или с межвагонными переходами с гармоникой. Равным образом они могут представлять собой вагоны с низким уровнем пола. Помимо этого они могут представлять собой одно- или двухэтажные вагоны с кабиной управления. В равной мере они могут представлять собой и вагоны специальной конструкции для формирования особых подвижных составов, например, согласующие вагоны и/или вагоны с кабиной управления с низким уровнем пола.
При этом прежде всего в виде вагонов с кабиной управления можно выполнять и дополнительные, и основные вагоны для возможности челночного движения поездов или движения поездов на ответвлениях. Подобный вагон с кабиной управления с целью обеспечить также высокую его пассажировместимость предпочтительно выполнять на базе дополнительного вагона. Предпочтительно поэтому сцеплять с основным вагоном второй отдельный вагон, который выполнен в виде неавтономно эксплуатируемого в штатном режиме вагона с кабиной управления, с получением второй вагонной секции.
В настоящем изобретении предлагается также подвижной состав из отдельных вагонов без тягового оборудования, прежде всего из пассажирских вагонов, имеющий по меньшей мере одну тяговую единицу и по меньшей мере один сцепленный с ней допускающий возможность его автономной эксплуатации первый отдельный вагон. Согласно изобретению первый отдельный вагон выполнен в виде основного вагона, который выполнен с расчетом в основном на полное энергообеспечение и/или информационное обеспечение по меньшей мере одного неавтономно эксплуатируемого второго отдельного вагона в штатном режиме.
Такой предлагаемый в изобретении подвижной состав можно формировать описанным выше предлагаемым в изобретении способом. Описанные выше преимущества и варианты в равной мере относятся и к подобному подвижному составу и поэтому повторно не рассматриваются.
Энергообеспечение и/или информационное обеспечение первого отдельного вагона, т.е. основного вагона, может осуществляться любым пригодным для этого способом. Так, в частности, возможно автономное внутреннее энергообеспечение и/или информационное обеспечение, равно как и внешнее энергообеспечение и/или информационное обеспечение через соответствующие пригодные для этой цели устройства сопряжения. Обычно энергообеспечение и/или информационное обеспечение осуществляется тяговой единицей подвижного состава через одно или несколько соответствующих устройств сопряжения. Поэтому в предпочтительном варианте первый отдельный вагон выполнен с расчетом на его энергообеспечение и/или информационное обеспечение тяговой единицей.
Энергообеспечение отдельных вагонов основным вагоном может осуществляться любым пригодным для этого способом. В предпочтительном варианте предлагаемого в изобретении подвижного состава для энергоснабжения отдельных вагонов предусмотрено поездное устройство энергообеспечения. Такое поездное устройство энергообеспечения, которое может представлять собой, например, соответствующий генератор, инвертор или выпрямитель, находится, например, в тяговой единице, в частности в локомотиве, либо в другом вагоне. Подобное поездное устройство энергообеспечения содержит далее поездное устройство распределения энергии, представляющее собой прежде всего электрическую магистраль поезда, обеспечивающую распределение энергии по основным вагонам. Основной же вагон в этом случае имеет первое вагонное устройство энергообеспечения, которое для энергоснабжения этого основного вагона соединено с поездным устройством распределения энергии. Подобная схема энергообеспечения позволяет реализовать особо простое энергоснабжение отдельных вагонов.
В еще одном предпочтительном варианте с по меньшей мере одним основным вагоном сцеплен по меньшей мере один второй отдельный вагон с образованием по меньшей мере одной первой вагонной секции. Основной вагон имеет в этом случае первое вагонное устройство энергообеспечения, которое предназначено для энергоснабжения этого основного вагона и дополнительного вагона, и вагонное устройство распределения энергии, которое представляет собой прежде всего электрическую магистраль вагона. С этим вагонным устройством распределения энергии при этом соединен дополнительный вагон для его энергоснабжения, благодаря чему реализуется простая схема его энергоснабжения.
Информационное обеспечение отдельных вагонов также может осуществляться основными вагонами любым пригодным для этого способом. Так, в частности, и в этом случае можно предусмотреть систему автономного информационного обеспечения в каждом или в отдельных основных вагонах. Более предпочтительно, однако, предусматривать центральное поездное устройство информационного обеспечения. Оно может иметь, например, центральный компьютер либо иное аналогичное вычислительное устройство, размещенное, например, в тяговой единице, в частности в локомотиве. Вместе с тем относящийся к поездному устройству информационного обеспечения компьютер может также располагаться в одном из отдельных вагонов. Последний из указанных вариантов может иметь место прежде всего в том случае, когда предусмотрен вагон с кабиной управления, в котором предпочтительно располагать соответствующий управляющий компьютер, относящийся к поездному устройству информационного обеспечения.
Поездное устройство информационного обеспечения содержит далее поездное устройство распределения информации, которое представляет собой прежде всего поездную шину, по которой соответствующая информация распределяется по основным вагонам. При этом речь может идти о беспроводном и/или проводном устройстве распределения информации.
Основной же вагон в этом случае в свою очередь имеет первое вагонное устройство информационного обеспечения, которое для информационного обеспечения этого основного вагона соединено с поездным устройством распределения информации.
В этом варианте также предпочтительно сцеплять с по меньшей мере одним основным вагоном по меньшей мере один второй отдельный вагон с образованием по меньшей мере одной первой вагонной секции. В этом случае основной вагон имеет первое вагонное устройство информационного обеспечения, которое предназначено для информационного обеспечения самого этого основного вагона и дополнительного вагона и содержит вагонное устройство распределения информации, которое представляет собой прежде всего вагонную шину. С этим вагонным устройством распределения информации соединен при этом дополнительный вагон для его информационного обеспечения. Вагонное устройство информационного обеспечения с учетом малого количества подсоединенных к нему вагонов может при этом соответственно иметь простое исполнение и обеспечивать высокую скорость передачи данных. Тем самым обеспечивается возможность простой, эффективной и высокоскоростной передачи информации в дополнительные вагоны.
Тяговая единица предлагаемого в изобретении подвижного состава может представлять собой любое рельсовое транспортное средство, оснащенное соответствующими тяговыми устройствами, такими как двигатели и приводимые ими в движение колесные пары. В предпочтительном варианте под такой тяговой единицей подразумевается локомотив или моторный вагон.
В настоящем изобретении предлагается также отдельный вагон без тягового оборудования, прежде всего пассажирский вагон, выполненный в виде допускающего возможность его автономной эксплуатации первого отдельного вагона предлагаемого в изобретении подвижного состава. Как таковой подобный отдельный вагон обладает описанными выше отличительными особенностями первого отдельного вагона предлагаемого в изобретении подвижного состава.
В настоящем изобретении предлагается далее отдельный вагон без тягового оборудования, прежде всего пассажирский вагон, выполненный в виде неавтономно эксплуатируемого второго отдельного вагона предлагаемого в изобретении подвижного состава. Как таковой подобный отдельный вагон обладает описанными выше отличительными особенностями второго отдельного вагона предлагаемого в изобретении подвижного состава.
В изобретении предлагается, кроме того, вагонная секция, состоящая из предлагаемого в изобретении первого отдельного вагона и по меньшей мере одного предлагаемого в изобретении второго отдельного вагона.
Подобные предлагаемые в изобретении отдельные вагоны, соответственно вагонные секции можно использовать для формирования из них описанного выше предлагаемого в изобретении подвижного состава описанным выше предлагаемым в изобретении способом. Описанные выше преимущества и варианты в равной мере относятся и к таким отдельным вагонам, соответственно вагонным секциям и поэтому повторно не рассматриваются.
Различные варианты осуществления изобретения представлены в зависимых пунктах формулы изобретения, соответственно более подробно рассмотрены ниже на примере предпочтительных вариантов его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:
на фиг.1 - схематичный вид предлагаемого в изобретении подвижного состава, сформированного предлагаемым в изобретении способом в соответствии с одним из предпочтительных вариантов,
на фиг.2 - схематичный вид части подвижного состава, показанного на фиг.1,
на фиг.3 - схематичный вид предлагаемого в изобретении подвижного состава, сформированного предлагаемым в изобретении способом в соответствии с другим предпочтительным вариантом, и
на фиг.4 - схематичный вид части предлагаемого в изобретении подвижного состава, сформированного предлагаемым в изобретении способом в соответствии еще с одним предпочтительным вариантом.
Ниже сначала со ссылкой на фиг.1 и 2 рассмотрен предлагаемый в изобретении подвижной состав 1, сформированный предлагаемым в изобретении способом в соответствии с одним из предпочтительных вариантов.
Подвижной состав 1 имеет тяговую единицу в виде локомотива 2, к которому прицеплен ряд отдельных вагонов 3 в виде пассажирских вагонов. Отдельные вагоны имеют у обоих своих концов по ходовой тележке 4, и поэтому при маневровой работе их можно перемещать по отдельности, соответственно независимо друг от друга. Помимо этого отдельные вагоны имеют на своих концах по сцепному устройству 5, с помощью которого их можно сцеплять с другими отдельными вагонами 3.
Подвижной состав 1 состоит из отдельных вагонов различных типов. Так, в частности, в показанном на чертеже примере предусмотрены два первых отдельных вагона 3.1 и два вторых отдельных вагона 3.2. По одному первому отдельному вагону 3.1 и по одному второму отдельному вагону 3.2 сцеплены друг с другом в вагонную секцию 6, представляющую собой соответственно двухвагонную секцию. Первые отдельные вагоны 3.1 выполнены, о чем более подробно сказано ниже, в виде независимо эксплуатируемых основных вагонов, тогда как вторые отдельные вагоны 3.2 выполнены в виде неавтономно эксплуатируемых дополнительных вагонов.
Подвижной состав 1 оснащен поездным устройством 7 энергообеспечения, которое снабжает (электро-)энергией весь подвижной состав 1. В рассматриваемом примере локомотив 2 представляет собой тепловоз с электрической передачей и соответственно оснащен дизель-электрическим агрегатом 7.1, который является центральным источником энергии в составе поездного устройства 7 энергообеспечения. Дизель-электрический агрегат 7.1 снабжает электроэнергией, во-первых, тяговый привод 2.1 приводных (ведущих) ходовых тележек 2.2 локомотива 2. Помимо этого от дизель-электрического агрегата запитывается электрическая магистраль 7.2 поезда, которая представляет собой поездную систему распределения энергии в составе поездного устройства 7 энергообеспечения. Электрическая магистраль 7.2 поезда проходит от локомотива 2 через все отдельные вагоны 3.
В других, более подробно не рассматриваемых вариантах снабжение или обеспечение поезда (электро-)энергией может происходить через электровоз от контактной сети. При этом в случае контактной сети переменного тока он обычно поступает в электрическую магистраль поезда после преобразования трансформатором. В случае же контактной сети постоянного тока электрическая магистраль поезда может быть непосредственно подключена к контактному проводу через соответствующие коммутирующие элементы.
Подвижной состав 1 имеет далее поездное устройство 8 информационного обеспечения, которое снабжает весь подвижной состав 1 управляющей информацией, а также при необходимости информацией для пассажиров и иной информацией. Для этого локомотив 2 оснащен центральным вычислительным устройством 8.1, которое является центральным источником информации в составе поездного устройства 8 информационного обеспечения. Центральное вычислительное устройство 8.1 соединено с центральной информационной шиной 8.2, которая представляет собой поездное устройство распределения информации в составе поездного устройства 8 информационного обеспечения.
Такая центральная информационная шина может быть рассчитана на обычную обработку информации (реле и т.д.), а также на передачу по ней сигналов. В рассматриваемом примере эта шина представляет собой поездную шину 8.2. Эта поездная шина 8.2 также проходит от локомотива 2 через все отдельные вагоны 3.
По поездной шине 8.2 может также передаваться, как указано выше, информация, предназначенная для пассажиров, или иная информация. Однако в принципе для передачи такой информации можно предусмотреть и отдельные линии связи.
Сказанное аналогичным образом относится и к управлению торможением. Управление торможением осуществляется по всему поезду либо по пневматической тормозной магистрали, либо путем передачи обычных электрических сигналов по проводам. Однако при необходимости сигналы торможения можно также передавать по шинным системам. Тем самым при пневматической передаче информации функцию поездного устройства распределения информации выполняет, например, тормозная магистраль (воздушная магистраль).
В основном вагоне 3.1 размещены все сложные и/или тяжелые системы, соответственно компоненты системы энергоснабжения, такие, например, как вентильные преобразователи, выпрямители и коммутирующие элементы, вагонной аккумуляторной батареи, устройства заряда аккумуляторной батареи, управляющей электроники, системы управления торможением и при необходимости системы информационного уведомления пассажиров (целиком или же их части), которые необходимы для снабжения энергией и информацией основного вагона 3.1 и эксплуатируемого в паре с ним дополнительного вагона 3.2 соответствующей первой вагонной секции 6.
Так, например, каждый основной вагон 3.1 оснащен вагонным устройством 9 энергообеспечения, которое в штатном режиме снабжает основной вагон 3.1 и эксплуатируемый в паре с ним дополнительный вагон 3.2 (электро-)энергией, необходимой для потребителей 10.1-10.4. Такое вагонное устройство 9 энергообеспечения имеет вагонный источник 9.1 энергии, запитываемый от электрической магистрали 7.2 поезда.
Вагонный источник 9.1 энергии имеет преобразователь 9.2 частоты, который преобразует напряжение в электрической магистрали 7.2 поезда во все необходимые для работы потребителей 10.1-10.4 напряжения (обычно в напряжение 24 В, в постоянное напряжение 110 В, в переменное напряжение 400 В или же в постоянное напряжение 680 В).
В этом случае функцию по распределению электроэнергии между потребителями 10.1-10.4 берет на себя соединенное с вагонным источником 9.1 энергии вагонное устройство распределения энергии в составе вагонного устройства 9 энергообеспечения. Вагонное устройство распределения энергии имеет соединенное с преобразователем 9.2 частоты устройство 9.3 распределения энергии и запитываемую от него электрическую магистраль 9.4 вагона. Электрическая магистраль 9.4 вагона проходит через основной вагон 3.1 и через соответствующие соединительные устройства в эксплуатируемый в паре с ним дополнительный вагон 3.2 соответствующей первой вагонной секции 6. От этой электрической магистрали вагона запитываются потребители 10.1-10.4 основного вагона 3.1 и дополнительного вагона 3.2.
Вагонный источник 9.1 энергии рассчитан на обеспечение электроэнергией потребителей 10.1-10.4 основного вагона 3.1 и эксплуатируемого в паре с ним дополнительного вагона 3.2 в штатном режиме. В основном вагоне 3.1 размещена также относящаяся к вагонному источнику 9.1 энергии вагонная аккумуляторная батарея для снабжения электроэнергией основного вагона 3.1 и эксплуатируемого в паре с ним дополнительного вагона 3.2. Эта аккумуляторная батарея заряжается соответствующим зарядным устройством вагонного источника 9.1 энергии.
В основном вагоне 3.1 размещены также сложное информационное оборудование, необходимое для управления различными системами поездного состава 1, основного вагона 3.1 и дополнительного вагона 3.2 соответствующей первой вагонной секции 6 и тормозными системами и при необходимости для информирования пассажиров. В основном вагоне 3.1 расположена также система управления торможением этого основного вагона 3.1 и эксплуатируемого в паре с ним дополнительного вагона 3.2.
Для информационного обеспечения соответствующей первой вагонной секции 6 в ней имеется соединенное с поездной шиной 8.2 вагонное устройство 11 информационного обеспечения. Такое вагонное устройство 11 информационного обеспечения имеет коммуникационный (согласующий) блок в виде так называемого шлюза 11.1 и вагонное устройство распределения информации в виде вагонной шинной системы 11.2.
Шинная система 11.2 представляет собой так называемую вагонную шину, выполненную, например, в виде MVB-шины (от англ. "multifunction vehicle bus", многофункциональная вагонная шина). К этой вагонной шине 11.2 подсоединен также соответствующий вагонный управляющий компьютер со связанными с ним диагностическими устройствами. К вагонной шине 11.2 подсоединяются и управляются через нее управляемые системы основного вагона 3.1 и эксплуатируемого в паре с ним дополнительного вагона 3.2 (например, тормоз, система энергоснабжения, двери и т.д.). К управляемым системам относятся помимо прочего потребители 10.1-10.4.
Поскольку по обеим шинным системам, т.е. по поездной шине 8.2 и вагонной шине 11.2, передается самая разнообразная диагностическая и управляющая информация, соответственно самые разнообразные диагностические и управляющие данные с разными уровнями приоритета, управляемые системы основного вагона 3.1 и эксплуатируемого в паре с ним дополнительного вагона 3.2 можно не подсоединять непосредственно к поездной шине 8.2. Вагонные шинные системы 11.2 из-за передачи по ним данных с повышенной скоростью в пределах одной единицы подвижного состава невозможно протянуть в целях управления через весь длинный поезд, количество отдельных вагонов в котором может достигать шестнадцати. Помимо этого количество узлов, в которых различные управляемые системы подсоединяются к шине, ограничено и недостаточно для длинного поезда. Согласно же изобретению эта проблема решается за счет использования соответственно коротких систем вагонных шин 11.2, проходящих лишь через несколько отдельных вагонов, в рассматриваемом примере - через два вагона.
Основной вагон 3.1, поскольку он имеет все необходимые для энергообеспечения и информационного обеспечения его самого и эксплуатируемого в паре с ним дополнительного вагона 3.2 компоненты, можно также эксплуатировать индивидуально, т.е. без сцепления с ним дополнительного вагона 3.2. Тем самым основные вагоны 3.1 представляют собой вагоны, допускающие возможность их автономной эксплуатации.
В отличие от этого дополнительный вагон 3.2 в штатном режиме не может эксплуатироваться без сцепляемого с ним основного вагона 3.1. В штатном режиме дополнительный вагон 3.2 в основном полностью обеспечивается энергией и информацией соединенным с ним основным вагоном 3.1. Дополнительный вагон 3.2 лишь по соображениям безопасности может быть оборудован запасными устройствами, которые в экстренной или аварийной ситуации обеспечивают энергообеспечение и информационное обеспечение важных для обеспечения безопасности систем, таких, например, как тормозная система. В соответствии с этим дополнительные вагоны 3.2 являются неавтономно эксплуатируемыми отдельными вагонами.
В рассматриваемом примере основной вагон 3.1 и эксплуатируемый в паре с ним дополнительный вагон 3.2 образуют двухвагонную секцию 6. Очевидно, однако, что в других вариантах осуществления изобретения первую вагонную секцию можно также составлять из одного основного вагона и нескольких прицепляемых к нему вторых отдельных вагонов, на снабжение которых электроэнергией и информацией он рассчитан.
Описанные выше выполнение и определенное объединение отдельных вагонов 3 в вагонные секции позволяют существенно уменьшить общую массу подвижного состава 1. Так, в частности, устройство 9 энергообеспечения, предусматриваемое в каждом основном вагоне 3.1, имеет, как уже указывалось выше, гораздо меньшую массу и меньшую себестоимость, чем известные отдельные устройства энергообеспечения или энергоснабжения, устанавливаемые в отдельных вагонах. Преимущество, связанное с подобным уменьшением массы устройства энергообеспечения, проявляется, о чем уже говорилось выше, и при изготовлении отдельных вагонов 3, и при эксплуатации подвижного состава 1.
Помимо этого значительно сокращаются затраты на оборудование, необходимое для подсоединения систем отдельных вагонов 3 к поездным системам энергоснабжения и поездным системам управления. Так, в частности, необходимыми для этого сложными и дорогостоящими устройствами сопряжения требуется оснащать лишь каждый основной вагон 3.1, тогда как дополнительные вагоны 3.2 должны иметь лишь существенно более простые устройства сопряжения для подсоединения к основному вагону. Кроме того, предлагаемое в изобретении решение позволяет существенно сократить количество необходимых управляющих компьютеров для вагонной системы управления, информационных систем, а в некоторых случаях - и для тормозных устройств, поскольку такие управляющие компьютеры необходимо предусматривать лишь в каждом основном вагоне 3.1.
В целом же все оборудование, размещаемое в основном вагоне 3.1 и в дополнительном вагоне 3.2, занимает меньше места, чем все оборудование, размещаемое в двух известных отдельных вагонах. Предлагаемое в изобретении решение позволяет прежде всего в вагонах с низким уровнем пола рациональнее размещать необходимое оборудование в шкафах, располагаемых в пассажирском салоне. Так, в частности, преобладающая часть встраиваемого оборудования размещается в основном вагоне 3.1, тогда как в дополнительном вагоне 3.2 не требуется размещать практически никакого встраиваемого оборудования. Благодаря описанному выше уменьшению в целом количества оборудования первой вагонной секции 6 и меньшей его массе, а тем самым и сокращению в целом необходимого для его размещения монтажного пространства в целом увеличивается полезная площадь вагонной секции 6 по сравнению с секцией, состоящей из двух известных отдельных вагонов.
В рассматриваемом примере подвижной состав 1 представляет собой состав с четырьмя вагонами. Очевидно, что, прицепляя к такому поезду дополнительные двухвагонные секции 6, его можно удлинить до подвижного состава с любым четным числом вагонов. Очевидно также, что от такого поезда можно и отцепить одну из двухвагонных секций 6 с получением состава только с двумя вагонами.
Очевидно далее, что каждая двухвагонная секция 6 может быть снабжена на своих концах соответствующими требованиям стандартов МСЖД устройствами сопряжения. В этом случае двухвагонную секцию 6 можно аналогично обычному автономно эксплуатируемому отдельному вагону сцеплять с любыми другими отдельными вагонами. Иными словами, двухвагонная секция 6 в этом случае по существу соответствует обычному автономно эксплуатируемому вагону, но в отличие от него обладает гораздо большей пассажировместимостью. Однако при этом двухвагонную секцию 6 благодаря наличию у нее с обоих концов симметричных устройств сопряжения можно прицеплять к подвижному составу любым концом.
Ниже со ссылкой на фиг.3 рассмотрен еще один предпочтительный вариант выполнения предлагаемого в изобретении подвижного состава 101, сформированного предлагаемым в изобретении способом. Такой подвижной состав 101 по своему исполнению и принципу работы в основном аналогичен подвижному составу, описанному выше со ссылкой на фиг.1 и 2, и поэтому ниже рассматриваются лишь отличия между ними. При этом, в частности, идентичные в обоих вариантах компоненты обозначены одинаковыми позициями.
В отличие от показанного на фиг.1 и 2 варианта подвижной состав 101 состоит из нечетного числа вагонов. Обусловлено это тем, что в подвижной состав 101 включен одиночный основной вагон 3.1, т.е. без соответствующего парного ему дополнительного вагона. Использование основного вагона в подвижном составе индивидуально без дополнительного вагона возможно благодаря возможности автономной эксплуатации основных вагонов 3.1 и связано с тем преимуществом, что наряду с поездами с любым четным числом вагонов можно также формировать поезда из любого нечетного числа вагонов вплоть до максимального допустимого с эксплуатационной точки зрения числа.
Еще одно отличие от показанного на фиг.1 и 2 варианта состоит в том, что в задней вагонной секции 106 неавтономно эксплуатируемый второй отдельный вагон, соответственно дополнительный вагон 3.3 выполнен в виде вагона с кабиной 12 управления для возможности челночного движения поезда. Основной вагон 3.1 и эксплуатируемый в паре с ним вагон 3.3 с кабиной управления образуют тем самым вторую вагонную секцию в виде соответствующей вагонной секции 106.
При этом отличие выполненного в виде вагона с кабиной управления дополнительного вагона 3.3 от дополнительного вагона 3.2 состоит помимо прочего в том, что для подсоединения устройств управления, находящихся в кабине 12 управления, в зоне нее предусмотрено соединительное устройство 13 для непосредственного подсоединения к поездной шине 8.2. Кабину управления, соответственно расположенные в ней устройства управления можно подсоединять к вагонной шине и иными способами, которые не рассматриваются в настоящем описании.
Следующее отличие вагона 3.3 с кабиной управления от дополнительного вагона 3.2 состоит в том, что электрическая магистраль 7.2 поезда не продолжается в нем. Очевидно, однако, что в других вариантах осуществления изобретения электрическая магистраль поезда может проходить и через подобный вагон с кабиной управления. Очевидно далее, что в других вариантах осуществления изобретения в виде вагона с кабиной управления можно выполнять и основной вагон.
Ниже со ссылкой на фиг.4 описан еще один предпочтительный вариант выполнения предлагаемого в изобретении подвижного состава 201, сформированного предлагаемым в изобретении способом. Такой подвижной состав 201 по своему исполнению и принципу работы в основном аналогичен подвижному составу, описанному выше со ссылкой на фиг.1 и 2, соответственно подвижному составу, описанному выше со ссылкой на фиг.3, и поэтому ниже рассматриваются лишь отличия между ними. При этом, в частности, идентичные в трех этих вариантах компоненты обозначены одинаковыми позициями.
Отличие показанной на фиг.4 части 201.1 подвижного состава 201 состоит в том, что в ее состав наряду со второй вагонной секцией, соответственно с описанной выше со ссылкой на фиг.3 секцией 106 с вагоном с кабиной управления входит третья вагонная секция в виде вагонной секции 206. В состав этой вагонной секции 206 входят основной вагон 3.1 и неавтономно эксплуатируемый второй отдельный вагон, соответственно дополнительный вагон 3.4 в виде согласующего вагона. Согласующий вагон 3.4 необходим в том случае, когда в предлагаемом в изобретении подвижном составе используются иные межвагонные соединения, отличные от соединений на концах обычных стандартных или соответствующих требованиям стандартов МСЖД вагонов. Подобная ситуация может возникнуть в том случае, когда в подвижном составе используются средние буферные сцепи, а на концах необходимы тяговые крюки и боковые буферы. Очевидно, что в виде согласующего вагона может быть выполнен и основной вагон.
Согласующий вагон 3.4 при этом может быть выполнен с низким уровнем пола и может обеспечивать соединение обычных вагонов с высоким уровнем пола с соответствующими другими вагонами с низким уровнем пола с получением предлагаемого в изобретении подвижного состава.
Согласующие вагоны всегда используются при наличии в предлагаемом в изобретении подвижном составе устройств сопряжения, отличных от устройств сопряжения обычных вагонов или тяговых единиц, которые должны прицепляться к подвижному составу. Подобная ситуация возможна, например, в том случае, когда электрические устройства сопряжения, такие как устройства для подключения напряжения в конце подвижного состава, должны соответствовать требованиям стандартов МСЖД, но в пределах одной вагонной секции или подвижного состава не соответствуют таковым. Различаться между собой могут и механические устройства сопряжения, такие как механизм сцепления, уровни их расположения или уровень пола. Очевидно, что согласующий вагон может быть выполнен в виде вагона с кабиной управления.
При выполнении устройств сопряжения между отдельными вагонными секциями, как на обычных вагонах или тяговых единицах, их можно непосредственно соединять с такими же и использовать в штатном режиме. Тем самым из предлагаемых в изобретении вагонов и вагонных секций и традиционных вагонов и/или тяговых единиц можно формировать удлиненные подвижные составы.
При этом очевидно, что часть 201.1 подвижного состава можно удлинять до любого четного или нечетного числа вагонов, предусматривая в ее середине одну или несколько образующих средние вагонные секции первых вагонных секций 6 (см. фиг.1 и 3) или отдельные основные вагоны 3.1 (см. фиг.3).
Выше настоящее изобретение рассмотрено на примерах, в которых в качестве тяговой единицы используется тепловоз. Очевидно, однако, что в других вариантах осуществления изобретения можно использовать и тяговые единицы иных типов.
При этом, в частности, сцепление предлагаемых в изобретении вагонных секций, соответственно основных вагонов с помощью их соответствующих требованиям стандартов МСЖД или традиционных устройств сопряжения самих вагонов или вагонных секций либо соответствующего согласующего вагона с не соответствующими изобретению вагонами, соответственно вагонными секциями и/или тяговыми единицами позволяет гибко формировать любые поезда.
Вагоны или вагонные секции можно располагать в подвижном составе не только в порядке, рассмотренном выше в настоящем описании, но и в любом ином или зеркально-симметричном порядке. Одиночные автономно эксплуатируемые основные вагоны можно располагать в подвижном составе в любом месте.