РЕЛЬСОВОЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО, ПО МЕНЬШЕЙ МЕРЕ, С ДВУМЯ ТОКОПРИЕМНИКАМИ

Полезная модель относится к рельсовому транспортному средству, содержащему первый токоприемник, который через первый главный выключатель может питать первый трансформаторный блок, по меньшей мере, один второй, отличающийся от первого токоприемника второй токоприемник, который через второй, отличающийся от первого главного выключателя второй главный выключатель может питать второй, отличающийся от первого трансформаторного блока второй трансформаторный блок, и электрический соединительный блок, посредством которого в первом режиме работы создается поток энергии между первым токоприемником и вторым трансформаторным блоком, а во втором режиме работы – поток энергии между вторым токоприемником и первым трансформаторным блоком.
Рельсовые транспортные средства, в частности моторвагонные поезда, могут быть оборудованы несколькими токоприемниками. Известны выполнения, в которых каждому токоприемнику придан соответственно один трансформаторный блок. В соответствии с одним особым условием эксплуатации только один токоприемник может быть соединен с сетью, так что отбираемая из сети через активный токоприемник энергия должна распределяться через электрическое соединение на все активные трансформаторные блоки.
В основе полезной модели лежит задача создания родового рельсового транспортного средства, у которого можно было бы достичь высокой гибкости в работе трансформаторных блоков.
Для этого предложено, что электрический соединительный блок содержит коммутационный блок, который в обоих режимах работы включает главные выключатели последовательно в направлении потока энергии. За счет этого предпочтительной гибкости в отношении срабатывания главных выключателей и поэтому работы трансформаторных блоков можно достичь конструктивно просто и недорого. В частности, можно избежать использования дополнительного главного выключателя. При этом возможно выполнение коммутационного блока свободным от главных выключателей. Он содержит, по меньшей мере, один выключатель, выполненный предпочтительным образом в виде разъединителя. Если коммутационный блок содержит несколько выключателей, то каждый из них выполнен предпочтительным образом в виде разъединителя. За счет достигаемой гибкости в отношении срабатывания главных выключателей могут быть конструктивно просто выполнены касающиеся работы трансформаторов предписания.
Термин «главный выключатель» в отношении электроустановки рельсовых транспортных средств обозначает, в частности, сетевой выключатель, который может прерывать и создавать электрическое соединение электроустановки с сетью. Он выполнен целесообразно в виде нагрузочного выключателя, который способен разъединять электрическое соединение под полной нагрузкой электроустановки. В замкнутом состоянии главный выключатель проводит отбираемое из сети высокое напряжение и образует, поэтому компонент так называемого высоковольтного оборудования рельсового транспортного средства.
Под «трансформаторным блоком» следует понимать блок электроустановки, который предусмотрен для того, чтобы из отбираемого из сети посредством токоприемника электрического напряжения создать отличающееся от него напряжение, подходящее для работы, по меньшей мере, одной подключенной тяговой единицы для привода, по меньшей мере, одной колесной пары рельсового транспортного средства. Для этого такой тяговая единица содержит, по меньшей мере, один электродвигатель, механически связываемый, по меньшей мере, с одной колесной парой, и, по меньшей мере, один силовой блок питания, например преобразовательный блок, предусмотренный для вырабатывания электрической мощности для электродвигателя.
Токоприемники могут быть предназначены предпочтительно соответственно для работы под отличающимся, отбираемым из сети напряжением. Типичными значениями при этом являются 15 кВ AC и 25 кВ АС. При этом одновременное использование обоих токоприемников может быть в соответствии с предписаниями запрещено. В этом тексте термины «активное состояние» и «неактивное состояние» употребляются для токоприемника, который находится в контакте с сетью или отделен от нее.
Созданный между первым токоприемником и вторым трансформаторным блоком поток энергии может течь в одном режиме работы второго трансформаторного блока, в частности в режиме тяги подключенной тяговой единицы, от первого токоприемника ко второму трансформаторному блоку. Поток энергии в обратном направлении, т.е. от второго трансформаторного блока к первому токоприемнику, может быть создан в регенеративном режиме работы подключенной ко второму трансформаторному блоку тяговой единицы.
В одном предпочтительном варианте осуществления полезной модели предложено, что рельсовое транспортное средство содержит блок управления главными выключателями, который, по меньшей мере, в одном режиме работы предназначен для замыкания главных выключателей со смещением по времени. За счет этого можно предпочтительно достичь щадящей в отношении импульсов тока эксплуатации рельсового транспортного средства. В частности, за счет смещенного по времени замыкания главных выключателей можно легко избежать высоких, вызванных трансформаторными блоками импульсов тока включения.
Можно достичь конструктивно простого выполнения электрического соединительного блока, если он содержит соединительную линию для соединения главных выключателей, а коммутационный блок содержит коммутационное устройство, которое служит для создания электрического контакта соединительной линии с обращенной ко второму токоприемнику стороной второго главного выключателя. Коммутационное устройство предпочтительным образом свободно от главных выключателей. Оно содержит, по меньшей мере, один выключатель, выполненный предпочтительным образом в виде разъединителя. Если коммутационное устройство содержит несколько выключателей, то каждый из них выполнен предпочтительным образом в виде разъединителя.
Кроме того, полезная модель может применяться в распространенных композициях моторвагонных поездов, если трансформаторные блоки приданы разным вагонам.
В частности, главные выключатели и соответствующий трансформаторный блок приданы соответственно одному и тому же вагону. Особенно предпочтительно гибкое подключение трансформаторного блока вагона может осуществляться посредством главного выключателя, приданного тому же вагону.
Питание второго трансформаторного блока может осуществляться на большое расстояние вдоль рельсового транспортного средства, если соединительная линия соединительного блока соединяет содержащие соответственно один из трансформаторных блоков вагоны.
В частности, электрическая соединительная линия может быть выполнена в виде крышевой линии, благодаря чему можно достичь простой изоляции, в частности воздушной изоляции, соединительной линии.
Предпочтительным является то, что коммутационный блок содержит связующий блок, который предусмотрен для связи процесса приведения в действие второго токоприемника с процессом приведения в действие коммутационного блока. Для этого может осуществляться предпочтительно подходящий в отношении состояния второго токоприемника этап приведения в действие коммутационного блока. В частности, можно уменьшить риск ошибочного приведения в действие коммутационного блока. Кроме того, предпочтительным образом может быть не нужен отдельный для коммутационного блока привод, если связующий блок механически связывает приводимое в действие звено коммутационного блока с приводом второго токоприемника.
В этой связи предложено, что связующий блок соединяет второй токоприемник с коммутационным устройством таким образом, что приведение второго токоприемника в неактивное состояние вызывает электрический контакт соединительной линии с обращенной ко второму токоприемнику стороной второго главного выключателя. За счет этого может быть не нужен отдельный от приведения в действие второго токоприемника этап приведения в действие коммутационного устройства.
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления полезной модели, предложено, что коммутационный блок содержит выключатель, который предусмотрен для того, чтобы на этапе приведения в действие в первом режиме работы включать второй главный выключатель последовательно с первым главным выключателем и прерывать электрическое соединение второго главного выключателя со вторым токоприемником. За счет этого можно достичь предпочтительно полного отключения находящегося в неактивном состоянии токоприемника. Целесообразно выключатель может быть выполнен в виде переключателя-разъединителя.
Кроме того, можно достичь особенно конструктивно простого выполнения соединительного блока, если он содержит соединительную линию, а коммутационный блок содержит два соединенных соединительной линией коммутационных устройства, приданных разным главным выключателям, причем каждое коммутационное устройство выполнено для создания выборочно электрического контакта соединительной линии с обращенной к приданному токоприемнику стороной или с другой стороной приданного главного выключателя. Коммутационные устройства предпочтительным образом свободны от главных выключателей. Они содержат предпочтительным образом соответственно, по меньшей мере, один выключатель, выполненный предпочтительным образом в виде разъединителя. Если коммутационные устройства содержат по несколько выключателей, то каждый из них выполнен предпочтительным образом в виде разъединителя.
Далее может быть осуществлен способ ввода в эксплуатацию тяговой установки предложенного рельсового транспортного средства, при котором перед созданием потока энергии главные выключатели включаются последовательно в направлении потока энергии. Особенно предпочтительно главные выключатели могут быть замкнуты друг за другом.
Рельсовое транспортное средство может быть выполнено в виде моторвагонного поезда, содержащего группу вагонов для перевозки пассажиров. В одном альтернативном варианте рельсовое транспортное средство может быть выполнено в виде тяговой подвижной единицы, которая для связи может быть связана с лишенной привода композицией состава пассажирского поезда или грузовых вагонов и состоит из нескольких, сцепленных между собой тяговых подвижных единиц, например в виде двухсекционного локомотива.
Примеры осуществления полезной модели поясняются со ссылкой на чертежи, на которых представлено следующее:
фиг. 1 - схематично на виде сбоку рельсовое транспортное средство с двумя токоприемниками и двумя трансформаторными блоками;
фиг. 2 - схема трансформаторных блоков и приданных им компонентов;
фиг. 3 - поток энергии между токоприемником и приданным удаленному вагону трансформаторным блоком;
фиг. 4 - схема по фиг. 2 в альтернативном выполнении.
На фиг. 1 схематично при виде сбоку изображено рельсовое транспортное средство 10 с электроприводом. Оно выполнено в виде группы из нескольких вагонов 11, 12, 13, механически связанных между собой. Оно содержит две тяговые единицы 14.1, 14.2. Каждая из них содержит электродвигатели 16, которые приводят приводные оси 17 соответствующей ведущей тележки 20. Изображение на фиг. 1 крайне схематично, причем расположенные в соответствующей ведущей тележке 20 электродвигатели 16 для наглядности показаны над ней. Электродвигатели 16 снабжаются электрической мощностью посредством приданной соответствующей тяговой единице 14 силового питающего блока 18. Он может быть тогда выполнен, в частности, в виде преобразовательного блока.
На фиг. 2 в очень схематичном виде изображена тяговая установка рельсового транспортного средства 10. Соответствие изображенных компонентов разным вагонам 11, 12, 13 обозначено штриховыми линиями.
В рассматриваемом примере рельсовое транспортное средство 10 подходит для эксплуатации при переменном напряжении, причем первый 26.1 и второй 26.2 трансформаторные блоки предусмотрены для понижения отбираемого из сети 24 высокого напряжения, обычно 15 или 25 кВ. Тяговые единицы 14.1, 14.2 подключены по отношению к потоку энергии в тяговом режиме рельсового транспортного средства 10 к трансформаторным блокам 26.1, 26.2, причем жесткая привязка тяговой единицы 14 к определенному трансформаторному блоку 26 возможна, однако необязательна. Электропитание тяговых единиц 14.1, 14.2 может осуществляться или прерываться посредством главных выключателей 30.1, 30.2. Первый главный выключатель 30.1 придан первому трансформаторному блоку 26.1 и по отношению к потоку энергии в тяговом режиме рельсового транспортного средства 10 предвключен этому трансформаторному блоку 26.1. Второй главный выключатель 30.2 придан трансформаторному блоку 26.2 и по отношению к потоку энергии в тяговом режиме рельсового транспортного средства 10 предвключен этому трансформаторному блоку 26.2.
Рельсовое транспортное средство 10 содержит первый токоприемник 32.1, приданный главному выключателю 30.1, и, по меньшей мере, один второй токоприемник 32.2, приданный главному выключателю 30.2. В рассматриваемом примере сеть 24 выполнена в виде воздушной контактной сети, так что токоприемники 32 выполнены в виде пантографа и расположены на крыше рельсового транспортного средства 10. Согласно одному альтернативному варианту, по меньшей мере, один из токоприемников 32 может быть предусмотрен для съема напряжения, отбираемого из контактного рельса.
Приданный первому токоприемнику 32.1 главный выключатель 30.1 подключен по отношению к вытекающему из токоприемника 32.1 потоку энергии к этому токоприемнику 32.1. Следовательно, первый токоприемник 32.1 может питать через главный выключатель 30.1 электроэнергией трансформаторный блок 26.1. Главный выключатель 30.1 и приданный ему трансформаторный блок 26.1 названы ниже «первым» главным выключателем 30.1 и «первым» трансформаторным блоком 26.1. Главный выключатель 30.2 и приданный ему трансформаторный блок 26.2 названы ниже «вторым» главным выключателем 30.2 и «вторым» трансформаторным блоком 26.2.
В рассматриваемом примере хвостовые вагоны 11, 13 оборудованы соответственно, по меньшей мере, одной тяговой тележкой 20. Расположенный между ними средний вагон 12 не имеет привода, т.е. снабжен исключительно бегунковыми осями 21.
Трансформаторные блоки 26.1, 26.2 приданы разным вагонам 11, 13, в частности расположены в этих вагонах 11, 13. Главные выключатели 30.1, 30.2 также приданы разным вагонам 11, 13. При этом они приданы тем же вагонам, что и приданные им трансформаторные блоки 26.1, 26.2. Главные выключатели 30.1, 30.2 и приданные трансформаторные блоки 26.1, 26.2 приданы, следовательно, тем же вагонам 11, 13. В частности, главные выключатели 30.1, 30.2 и приданные трансформаторные блоки 26.1, 26.2 расположены в тех же вагонах 11, 13.
Хвостовые и средний вагоны предназначены для перевозки пассажиров. Рельсовое транспортное средство 10 подходит для самостоятельной эксплуатации и может быть сцеплено с родовыми рельсовыми транспортными средствами 10. На языке специалистов рельсовое транспортное средство 10 называется также «моторвагонным поездом».
Согласно особым условиям эксплуатации, рельсовое транспортное средство 10 может эксплуатироваться только с одним активным, т.е. соединенным с сетью 24, токоприемником 32. Это, в частности, тот случай, когда токоприемники 32 приданы разным рабочим напряжениям сети 24. Если, например, первый токоприемник 32.1 находится в активном состоянии, то поток энергии должен создаваться между первым токоприемником 32.1 и вторым трансформаторным блоком 26.2. Это осуществляется посредством электрического соединительного блока 34, содержащего электрическую соединительную линию 36. Она соединяет между собой вагоны 11, 13, в которых расположены трансформаторные блоки 26. В рассматриваемом примере электрическая линия 36 выполнена в виде крышевой линии (фиг. 1).
Дополнительно к электрической линии 36 электрический соединительный блок 34 содержит коммутационный блок 38. Основная функция коммутационного блока 38 заключается в выполнении электрического соединения для создания потока энергии между первым токоприемником 32.1 и вторым трансформаторным блоком 26.2 таким образом, чтобы поток энергии создавался через приданный первому токоприемнику 32.1 первый главный выключатель 30.1 и приданный второму токоприемнику 32.2 второй главный выключатель 30.2. Для этого коммутационный блок 38 выполнен для включения первого 30.1 и второго 30.2 главных выключателей последовательно по отношению к направлению потока энергии между первым токоприемником 32.1 и вторым трансформаторным блоком 26.2.
Коммутационный блок 38 содержит первое коммутационное устройство 40.1, приданное первому главному выключателю 30.1. Коммутационное устройство 40.1 может выборочно соединять электрическую соединительную линию 36 с точкой 42а.1, расположенной на стороне главного выключателя 30.1, обращенной к приданному первому токоприемнику 32.1, или с точкой 42b.1, расположенной на другой стороне главного выключателя 30.1. Точка 42а.1 находится между приданным первым токоприемником 32.1 и входом главного выключателя 30.1. По отношению к потоку энергии, проходящему от первого токоприемника 32.1 к первому трансформаторному блоку 26.1, точка 42а.1 предвключена главному выключателю 30.1, а точка 42b.1 подключена к главному выключателю 30.1. Эта точка 42b.1 находится между выходом главного выключателя 30.1 и первым трансформаторным блоком 26.1. Коммутационное устройство 40.1 содержит два параллельно включенных, выполненных в виде разъединителей выключателя 44а.1, 44b.1. Они могут создавать или разъединять электрическое соединение соединительной линии 36 с соответствующей точкой 42а.1, 42b.1.
На фиг. 3 показан пример питания трансформаторных блоков 26.1, 26.2 через находящийся в активном состоянии первый токоприемник 32.1. В этой конфигурации создан электрический контакт точки 42b.1 с соединительной линией 36 посредством коммутационного устройства 40.1, а именно посредством его выключателя 44b.1. Это вызывает ответвление для питания соединительной линии 36, которое, если смотреть в направлении протекающего к трансформаторному блоку 26.2 потока энергии, осуществляется после главного выключателя 30.1.
Коммутационный блок 38 содержит второе коммутационное устройство 40.2, приданное второму главному выключателю 30.2. Во избежание ненужных повторений в отношении строения и функциональности коммутационного устройства 40.2 следует сослаться на приведенное выше описание первого коммутационного устройства 40.1.
В изображенном на фиг. 3 примере питания трансформаторных блоков 26.1, 26.2 через первый токоприемник 32.1 электрический контакт точки 42а.2 с соединительной линией 36 создан посредством коммутационного устройства 40.2, а именно посредством его выключателя 44а.2. Это вызывает подачу энергии из соединительной линии 36, осуществляемую, если смотреть в направлении потока энергии, перед главным выключателем 30.2. Обозначенный жирной линией поток энергии между первым токоприемником 32.1 и вторым трансформаторным блоком 26.2 в тяговом режиме последнего проходит поэтому сначала через первый главный выключатель 30.1, а затем через второй главный выключатель 30.2.
Коммутационные устройства 40.1, 40.2 выполнены таким образом, что создается поток энергии между вторым, находящимся в активном состоянии токоприемником 32.2 и первым трансформаторным блоком 26.1. При этом второй 30.2 и первый 30.1 главные выключатели могут быть включены последовательно. Подходящая для этого конфигурация коммутационных устройств 40.1, 40.2 вызывает, с одной стороны, ответвление для питания соединительной линии 36, которое осуществляется, если смотреть в направлении протекающего к первому трансформаторному блоку 26.1 потока энергии, после второго главного выключателя 30.2, а, с другой стороны, – подачу энергии из соединительной линии 36, осуществляемую, если смотреть в направлении потока энергии, перед первым главным выключателем 30.1. Это достигается за счет положения выключателей 42b.2, 44а.1 соответственно в замкнутом положении. Поток энергии от второго токоприемника 32.2 к первому трансформаторному блоку 26.1 проходит поэтому сначала через второй главный выключатель 30.2, а затем через первый главный выключатель 30.1.
Коммутационный блок 38 содержит, кроме того, связующий блок 46.2, который предусмотрен для связи процесса приведения в действие второго токоприемника 32.2 с процессом приведения в действие коммутационного блока 38, а именно, в частности, коммутационного устройства 40.2. Приведение второго токоприемника 32.2 в неактивное состояние вызывает посредством связующего блока 46.2 замыкание выключателя 44а.2 и размыкание или поддержание разомкнутого состояния выключателя 44b.2, в результате чего создается электрический контакт соединительной линии 36 с точкой 42а.2 перед вторым главным выключателем 30.2. Приведение второго токоприемника 32.2 в неактивное состояние вызывает, следовательно, электрический контакт соединительной линии 36 с обращенной ко второму токоприемнику 32.2 стороной второго главного выключателя 30.2 (фиг. 3).
Кроме того, коммутационный блок 38 содержит связующий блок 46.1, который предусмотрен для связи процесса приведения в действие первого токоприемника 32.1 с процессом приведения в действие коммутационного устройства 40.1. Приведенное описание к связующему блоку 46.2 находит соответствующее применение.
Для ввода в эксплуатацию тяговой установки рельсового транспортного средства 10 осуществляются следующие этапы. Если второй токоприемник 32.2 находится в неактивном состоянии, то он приводится в это состояние. За счет связующего блока 46.2 происходят замыкание выключателя 44а.2 и размыкание или поддержание разомкнутого состояния выключателя 44b.2. Первый токоприемник 32.1 приводится в свое активное состояние, в результате чего через связующий блок 46.1 замыкается выключатель 44b.1, и происходит размыкание или поддержание разомкнутого состояния выключателя 44а.1. Таким образом, главные выключатели 30.1, 30.2 по отношению к создаваемому между первым токоприемником 32.1 и вторым трансформаторным блоком 26.2 потоку энергии включены последовательно. Блок управления 47 (фиг. 1) приводит в действие главные выключатели 30 со смещением по времени, так что сначала замыкается первый главный выключатель 30.1. За счет этого приводится в действие первый трансформаторный блок 26.1. Затем блоком управления 47 замыкается второй главный выключатель 30.2, в результате чего приводится в действие второй трансформаторный блок 26.2.
На фиг. 4 устройство из фиг. 2 изображено в другом варианте выполнения. Нижеследующее описание ограничено отличиями этого выполнения от выполнения на фиг. 2.
Отличия касаются строения коммутационных устройств, которые для различения обозначены ссылочными позициями 40’. Коммутационное устройство 40’.2 содержит выключатель, соответствующий выключателю 44b.2. Параллельно выключателю 44b.2 включен выключатель 48а.2, выполняющий, по меньшей мере, ту же функцию, что и соответствующий выключатель 44а.2. Этот выключатель 48а.2 выполнен в виде переключателя-разъединителя и служит дополнительно для того, чтобы в сочетании с созданием потока энергии между первым токоприемником 32.1 и вторым трансформаторным блоком 26.2 прерывать электрическое соединение второго главного выключателя 30.2 с приданным ему вторым токоприемником 32.2. Выключатель 48а.2 служит, как описано выше, для того, чтобы создавать электрический контакт соединительной линии 36 с точкой 42а.2, в результате чего главные выключатели включаются последовательно, и при этом дополнительно электрически отделять эту точку 42а.2 от второго токоприемника 32.2.
Первое коммутационное устройство 40’.1 имеет строение, идентичное с выполненным в виде переключателя-разъединителя выключателем 48а.1, который в сочетании с созданием потока энергии между вторым токоприемником 32.2 и первым трансформаторным блоком 26.1 может прерывать электрическое соединение первого главного выключателя 30.1 с первым токоприемником 32.1. Выключатель 48а.1 служит, как описано выше, для того, чтобы создавать электрический контакт соединительной линии 36 с точкой 42а.1, в результате чего главные выключатели включаются последовательно, и при этом дополнительно электрически отделять эту точку 42а.1 от первого токоприемника 32.1.