СИСТЕМА БЕЗОПАСНОСТИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО СОСТАВА

Полезная модель относится к железнодорожному машиностроению, в частности, к средствам обеспечения техники безопасности на железнодорожном транспорте и служит для предупреждения контакта человека с открытыми токоведущими частями электрического оборудования электроподвижного состава и последующего поражения электрическим током.
Известна система безопасности электрооборудования электровоза ВЛ11М, выполненная в виде высоковольтной камеры (см. «Электровоз ВЛ11М», Руководство по эксплуатации, г. Москва, «Транспорт», 1994, с. 282-283). В известной высоковольтной камере расположено высоковольтное оборудование, в том числе с открытыми токоведущими частями. Известная система ограждения состоит из неподвижных стенок и раздвижных щитов, расположенных попарно в трех разделенных вертикальными стойками проемах стенки, расположенной вдоль продольного коридора, и двух поворотных дверей, расположенных со стороны тамбура. Раздвижные щиты предназначены для обеспечения доступа к оборудованию, находящемуся в высоковольтной камере, со стороны продольного коридора, а поворотные двери для дополнительного доступа со стороны тамбура. Раздвижные щиты содержат по две роликовые опоры и обеспечивают доступ только на половину проема двери со стороны продольного коридора. В высоковольтной камере электрическое оборудование размещено в два этажа на сварных каркасах, выполненных из металлопроката. Ограждение высоковольтной камеры имеет блокирующие устройства - пневматическую и механическую блокировки, связывающие входные двери и смотровые дверцы высоковольтной камеры. Открыть смотровые дверцы можно только при полностью открытых входных дверях. Механические блокировки также исключают закрытие входных дверей при открытых смотровых дверцах. С входными дверями высоковольтной камеры механически связан заземляющий высоковольтный разъединитель, который при открытых дверях заземляет цепи токоприемников, что исключает попадание под напряжение локомотивной бригады, находящейся в высоковольтной камере на стоянке в случае обрыва контактного провода. Если входные двери и смотровые дверцы высоковольтной камеры не закрыты, то токоприемник поднять нельзя.
Недостатком известной системы ограждения является то, что ширина проема двери недостаточна как для быстрого проведения монтажных или демонтажных работ, так и для улучшения условий технического обслуживания оборудования в высоковольтной камере. Недостатком также является наличие открытых токоведущих частей, сложность конструкции блокирующих устройств и неряшливый внешний вид высоковольтной камеры с размещенным в ней электрооборудованием. Наличие поворотных дверей не позволяет рационально использовать внутреннее пространство кузова.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой полезной модели является система безопасности высоковольтного оборудования, обеспечиваемым ограждением высоковольтной камеры электровоза 2ЭС6 (см. Электровоз грузовой постоянного тока 2ЭС6 с коллекторными тяговыми электродвигателями» Руководство по эксплуатации, 2ЭС6.00.000.000 РЭ Часть 1, с. 79-80 и Патент на полезную модель ограждения высоковольтной камеры №97702, зарегистрированный 20.09.2010, заявка №2010115148/11 от 15.04.2010). Известное ограждение высоковольтной камеры локомотива выполнен в виде короба прямоугольной формы, в котором расположено электрическое оборудование, в основном выполненное в виде блоков аппаратов на сварных каркасах из металлопроката. Высоковольтная камера содержит металлический каркас с неподвижными стенками, и дверь с раздвижными створками, установленными в верхние и нижние направляющие, и перемещающимися во взаимно параллельных плоскостях. Дверь оснащена механическими узлами запирания и блокировой двери на основе электромагнитных защелок и концевых выключателей. Направляющие состоят из горизонтального основания и вертикальных направляющих элементов, а створки содержат роликовые опоры с возможностью ограничения вертикального хода верхних роликовых опор. Верхние ролики опор подпружинены. Каждая створка раздвижной двери содержит не менее трех подвижных относительно друг друга секций, одна из которых является ведущей, причем все секции содержат зацепление для последовательного их размещения друг за другом при открывании. Направляющие вынесены за проем двери высоковольтной камеры на ширину одной секции. Каждая четная секция, при условии отсчета от ведущей, содержит сдвоенные роликовые опоры, которые установлены как на верхней, так и на нижней направляющей и размещены между роликовыми опорами соседних нечетных секций с возможностью перемещения между ними, а также с возможностью ограничения поворота верхних роликовых опор вокруг вертикальной оси. Ролики дополнительно содержат подшипники качения. В закрытом положении створки дверей сомкнуты и заперты механическими узлами запирания. Концы якорей электромагнитных защелок находятся в специальных отверстиях створок дверей и удерживают их от смещения. Штоки концевых выключателей нажаты, а сами выключатели находятся в выключенном положении. В таком положении блокировок в электровозе доступны все рабочие режимы. При этом токоприемник поднят, быстродействующий выключатель и разъединитель включены, заземлитель выключен. Чтобы войти в высоковольтную камеру, необходимо выключить быстродействующий выключатель, опустить токоприемник, отключить разъединитель и включить заземлитель. При этом блокировка заземлителя включается к цепи непропадающего питания и подает напряжение на обмотки электромагнитных защелок и их якоря освобождают створки раздвижной двери. Для открытия дверей необходимо освободить механические узлы запирания и раздвинуть створки двери. При этом концевые выключатели переходят во включенное состояние. При попытке несанкционированного доступа в высоковольтную камеру концевые выключатели вырабатывают сигнал на отключение быстродействующего выключателя и на опускание токоприемника.
Недостатками данной системы безопасности электрооборудования электроподвижного состава является то, что конструкция ее ограждения и блокировки представляет сложную разнесенную в объеме электроподвижного состава металлоемкую конструкцию, а внешний вид имеет низкие эстетические качества. Блокировки, созданные на основе таких электромеханических устройств, как электромагнитная защелка и концевой выключатель, обладают относительно низким сроком службы и относительно высоким потреблением электрической энергии.
Техническим результатом, достигаемым с помощью заявленной полезной модели, является улучшение условий эксплуатации, технического обслуживания, повышение безопасности электрооборудования и внешнего вида защитных ограждений с блокирующими устройствами.
Заявляемый технический результат достигается тем, что в системе безопасности электрооборудования электроподвижного состава, включающей защитные ограждения и блокирующие устройства, защитные ограждения выполнены в виде оболочек шкафов с дверцами для односекционных шкафов и со съемными щитами и перекрывающими съемные щиты штангами для многосекционных шкафов и оснащены замками, засовы которых запираются и освобождаются посредством индивидуальных ключей, объединенных неразъемными кольцами в связки ключей, которые одним из своих ключей размещены в замковом электромеханическом устройстве выдачи ключей, электрическая часть которого задействована в цепях блокировки, а блокирующие устройства - в односекционных шкафах в виде электроблокировок, в многосекционных шкафах в виде механической блокировки, обеспечиваемой конструкцией замков, исключающих извлечение из этих замков ключей в открытом положении замков и перевод замка в закрытое положение при снятой с оболочки многосекционного шкафа штанге. При этом индивидуальные ключи замков оболочек шкафов объединены в два идентичные связки ключей, электроблокировки выполнены на герконах с магнитами, а замки оболочек многосекционных шкафов со съемными щитами установлены на перекрывающие съемные щиты штангах, их запорные планки - на оболочках.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами, где:
На фиг. 1 - изображен аксонометрический вид справа на электроподвижной состав.
На фиг. 2 - изображен аксонометрический вид слева на электроподвижной состав.
На фиг. 3 - изображен выносной вид А на фиг. 1.
На фиг. 4 - изображен выносной вид Б на фиг. 1.
На фиг. 5 - изображен выносной вид В на фиг. 1.
На фиг. 6 - изображен выносной вид Г на фиг. 1.
На фиг. 7 - изображен выносной вид Д на фиг. 1.
На фиг. 8 - изображена установка замка оболочки многосекционного шкафа на перекрывающей съемные крышки штанге.
На фиг. 9 - изображено посадочное место замка оболочки многосекционного шкафа.
На фиг. 10 - изображен узел установки электроблокировки в оболочках шкафов.
На фиг. 11 - изображена связка ключей.
На фиг. 12 - изображена схема движения ключей из специального замкового электромеханического устройства выдачи ключей к соответствующим замкам оболочек шкафов с электрооборудованием.
В связи с тем, что графическое изображение фигур заявленной полезной модели плохо читаются при вертикальном расположении длинных сторон листа, целесообразно было расположить листы для фигур 1-12 горизонтально, что позволило существенно укрупнить чертежи.
Заявляемая полезная модель системы безопасности электрооборудования электроподвижного состава описывается на примере двухсекционного электровоза переменного тока, состоящего из двух идентичных секций, хотя он может быть односекционным и многосекционным (работать по системе многих единиц). Согласно ГОСТ Р 52278-2004 безопасность оборудования - это свойство оборудования электроподвижного состава соответствовать требованиям безопасности при эксплуатации, обслуживании и ремонте в условиях, установленных в нормативной, конструкторской и технологической документации. Система безопасности электрооборудования электровоза 1 включает защитные ограждения 2 и блокирующие устройства 3. Защитные ограждения 2 выполнены в виде оболочек шкафов 4, 5.1, 5.2, 6, 7 и 8, в которых размещено электрооборудование 9 электровоза 1. Оболочка 4 служит для формирования шкафа низковольтной аппаратуры ШНА. Многосекционные оболочки 5.1 и 5.2 служат для формирования шкафов тяговых преобразователей первой и второй тележек электровоза ТП1 и ТП2. Оболочка 6 служит для формирования шкафа преобразователя питания цепей управления ППЦУ. Оболочки 7 и 8 служат для формирования шкафа высоковольтной аппаратуры ШВА и шкафа высоковольтного оборудования ШВО, соответственно. Оболочка 4 шкафа ШНА оснащена тремя двустворчатыми дверцами 10, запираемыми поворотными ручками 11, и специальным замковым электромеханическим устройством выдачи ключей 12, представляющем собой устройство со встроенными электроблокировками. Оболочки 5.1 шкафа ТП1 и оболочка 5.2 шкафа ТП2 имеют по три секции 13.1, 13.2 и 13.3 и 14.1, 14.2 и 14.3, соответственно. Секции 13.1, 13.2 и 13.3 закрыты съемными щитами 15.1, 15.2 и 15.3, закрепленные к оболочке 5.1 крепежом 16, а секции 14.1, 14.2 и 14.3 - съемными щитами 17.1, 17.2 и 17.3, закрепленные к оболочке 5.2 крепежом 18. Для исключения несанкционированного доступа и обеспечения безопасности электрооборудования 9 оболочка 5.1 шкафа ТП1 и оболочка 5.2 шкафа ТП2 оснащены замками 19 и штангами 20. Оболочка 6 шкафа ППЦУ оборудована одностворчатой дверцей 21 и замком 22, а оболочки 7 шкафов ШВА и 8 ШВО - двустворчатыми дверцами 23 и 24 и замками 25 и 26, соответственно. Оболочки 6, 7 и 8 дополнительно оснащены электрическими блокировками 3, состоящими из герконов 27, установленных на соответствующих неподвижных частях оболочек, и магнитов 28, установленных на соответствующих дверцах вышеуказанных оболочек. Оболочка 4 шкафа ШНО не имеет блокировки, так как в ней размещается только низковольтная аппаратура. Блокировка в оболочках 5.1 и 5.2 осуществляется конструкцией замков 19, исключающих извлечение из этих замков ключей в открытом положении замков. Штанги 20 выполнены из прямоугольной трубы 29. На левом конце каждой штаги приварен фланец 30 с резьбовыми отверстиями 31, цилиндрическим отверстием 32 и отверстием 33 под стяжной болт 34. К штангам 20 приварены два Г-образных кронштейна 35 и 36. К левому торцу 37 каждой оболочки 5.1 и 5.2 приварена запорная планка 38 с резьбовой втулкой 39, U-образным вырезом 40, направленным вверх, цилиндрическими штифтами 41.1, 41.2 и коническим штифтом 42, а к правому торцу 43 -проушина 44 с прямоугольным отверстием 45. К торцу резьбовой втулки 39 болтом 34 производится стягивание штанги 20, обеспечивая выравнивание потенциалов оболочек 5.1, 5.2 и штанг 20. К фланцу 30 крепится крепежом 46 замок 19 с цилиндровым механизмом 47. Поворот ключа замка 19 в цилиндровом механизме 47 возможно только при взаимодействии цилиндрических штифтов 41.1 и 41.2 и конического штифта 42 с механизмом замка 19. Указанное взаимодействие происходит при стягивании стяжным болтом 34 штанги 20 к торцу резьбовой втулки 39. Цилиндрическое отверстие 32 во фланце 30 обеспечивает доступ к скважине цилиндрового механизма 47. Ключи замков оболочек укомплектованы с помощью неразъемных колец 48, получаемых сваркой, в две идентичные связки 49, каждая из которых состоит из ключей 50, 51 и 52. Ключ 50 предназначен для замков 19 оболочек 5.1 и 5.2. Ключ 51 предназначен для замков 22 и 26 оболочек 6 и 8. Ключ 52 предназначен для замка 25 оболочки 7. По краям средних секций 13.2 и 14.2 оболочек 5.1 и 5.2, соответственно, приварены кронштейны 53 и 54 с U-образными вырезами, направленными вниз. Штанги 20 укладываются в соответствующий U-образный вырез на запорной планке 38, заводятся концами в прямоугольные отверстия 45 в проушинах 44 и стягиваются стяжными болтами 34. U-образные вырезы на кронштейнах 53 и 54 исключают извлечение штанги 20 вверх. Электрические блокировки 3 и встроенные блокировки замковых электромеханических устройств выдачи ключей 12 включены последовательно в цепь блокировки.
Системе безопасности электрооборудования электровоза 1 функционирует следующим образом. В исходном состоянии связки ключей 49 ключами 50 размещены в замковом электромеханическом устройстве выдачи ключей 12. Распашные одностворчатая дверца 21 оболочки 6 и двустворчатая дверца 24 оболочки 8 заперты с помощью ключей 51 замками 22 и 26, соответственно. Распашная двустворчатая дверца 23 оболочки 7 заперта с помощью ключа 52 замком 25. Съемные щиты 15.1, 15.2 и 15.3 оболочки 5.1 и съемные щиты 17.1, 17.2 и 17.3 оболочки 5.2 закреплены крепежом 16 и 18, соответственно, и перекрыты штангами 20, стянутыми к торцам резьбовых втулок 39 с помощью стяжных болтов 34, при этом штифты 41.1 и 41.2 и 42 взаимодействуют с замком 19, обеспечивая перевод ключом 50 замка 19 из открытого положения в закрытое и обратно и исключая извлечение ключа 50 из замка в открытом положении и допуская извлечение в закрытом положении. Герконы 27 электрических блокировок 3 под воздействием магнитов 28 находятся в замкнутом положении. Также находятся в замкнутом положении встроенные блокировки замкового электромеханического устройства выдачи ключей 12. Замкнутое положение всех электроблокировок обеспечивает включенное состояние электрооборудования 9, а также расположенного вне оболочек 4, 5.1, 5.2, 6, 7 и 8 такого силового электрооборудования, как главный выключатель, токоприемник и так далее. При извлечении одного или обеих ключей 50 из замкового электромеханического устройства выдачи ключей 12 или открывании дверец 21, 23, 24 происходит блокировка электрического оборудования, при котором опускается токоприемник, обесточиваются тяговые преобразователи и другое электрооборудование. Неизвлекаемость ключа 50 из замка 19 исключает вторичное включение цепей блокировки при снятых штангах 20 и съемных щитах 15.1, 15.2 и 15.3 оболочки 5.1 и 17.1, 17.2 и 17.3 оболочки 5.2. Тем самым обеспечивается безопасность электрооборудования электроподвижного состава.
Заявленная система безопасности электрооборудования электроподвижного состава соответствует условию патентоспособности "Промышленная применимость", так как успешно прошла испытания и внедрена на электровозах 2ЭС7 и 2ЭС10, выпускаемых в ООО "Уральские локомотивы" г. Верхняя Пышма.