ЭЛЕКТРОПОЕЗД ПОСТОЯННОГО ТОКА

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту и касается конструкции электропоездов, предназначенных для пассажирских перевозок в сетях постоянного тока с напряжением 3 кВ.
Наиболее близким по технической сущности к заявленной полезной модели является электропоезд постоянного тока ЭС2Г (см. "Электропоезд с асинхронным тяговым приводом типа ЭГЭ серии ЭС2Г". Руководство по эксплуатации 32103.0.00.000.000 РЭ, часть 1, с. 9 и Руководство по эксплуатации 32103.0.00.000.000 РЭ7, часть 8, с. 34-36). Данный электропоезд предназначен для перевозки пассажиров на железных дорогах, электрифицированных на постоянном токе напряжением 3 кВ. Конфигурация электропоезда ЭС2Г основной составности включает в себя пять вагонов трех типов, оснащенных электрооборудованием: два головных моторных вагона с кабинами управления, два прицепных промежуточных вагона с тяговым оборудованием, один средний прицепной промежуточный вагон. В условиях депо, при увеличении пассажиропотока, предусмотрена возможность постановки в состав электропоезда дополнительного прицепного промежуточного вагона и изменение его пятивагонной составности на шестивагонную. Электропоезд из-за большой составности является многокомпонентным транспортным средством. Его электрическое оборудование размещено в крышевом, внутрипотолочном и подкузовном пространствах вагонов и в кабинах управления электропоезда. Низковольтное электрооборудование преимущественно размещено внутри электропоезда в оболочках внутривагонных шкафов и внутрипотолочных контейнеров, а высоковольтное - в оболочках контейнеров и только снаружи: на крыше вагонов и в подкузовном пространстве электропоезда. В состав электрооборудования электропоезда входят по одному на прицепные промежуточные вагоны с тяговым оборудованием быстродействующему выключателю, токоприемнику и заземляющему разъединителю. Электропоезд оснащен системой безопасности электрооборудования, включающей оболочки электрических контейнеров и электромеханическую ключевую блокировку, представляющую собой совокупность замкового рабочего выключателя, электрически встроенного в цепи управления быстродействующими выключателями и токоприемниками и цепи питания электропоезда от внешнего источника питания трехфазного напряжения 380 В частотой 50 Гц, устройств выдачи ключей, замковых механизмов и ключей к замковым механизмам, в том числе замковых механизмов с двумя цилиндровыми механизмами заземляющих разъединителей, и обеспечивающей последовательный безопасный доступ к электрооборудованию при его обслуживании. При этом замковые механизмы с двумя цилиндровыми механизмами заземляющих разъединителей оснащены одинаковыми цилиндровыми механизмами для обеспечения последовательного заземления при доступе к электрооборудованию. 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. Представляющим опасность для обслуживающего персонала являются компоненты электрооборудования с напряжением постоянного тока 3 кВ и трехфазным напряжением 380 В частотой 50 Гц. В целях исключения подачи высокого напряжения на электропоезд при осмотре высоковольтного электрооборудования, а также при проведении ремонтных и пусконаладочных работ производится процесс заземления с использованием электромеханической ключевой блокировки. При этом быстродействующие выключатели должны быть выключены, а токоприемники опущены. В системе безопасности оборудования задействованы шесть типов ключей с условными обозначениями "А", "В", "Е", "F", "G" и "Н". Рабочий замковый выключатель установлен в потолке среднего прицепного промежуточного вагона, устройства выдачи ключей "F" и "Н" - в подкузовном контейнере электрооборудования среднего прицепного промежуточного вагона, а быстродействующие выключатели, токоприемники и заземляющие разъединители - на крышах прицепных промежуточных вагонов с тяговым оборудованием с обеспечением доступа изнутри вагонов к замковым механизмам с двумя цилиндровыми механизмами заземляющих разъединителей. Устройства выдачи ключей "F" и "Н" объединены в единый блок. Ключи "А" и "G" размещены в рабочем замковом выключателе. Ключи "В" размещены в замковом механизме с двумя цилиндровыми механизмами устройства выдачи ключей, расположенного в потолке среднего прицепного промежуточного вагона. Ключи "F" предназначены для доступа к электрооборудованию с напряжением 3 кВ постоянного тока, а ключи "Н" - для доступа к электрооборудованию трехфазного напряжения 380 В частотой 50 Гц. В каждом заземляющем разъединителе с замковым механизмом с двумя цилиндровыми механизмами один из цилиндровых механизмов в исходном состоянии свободен и готов к принятию соответствующего ключа. Количество ключей в устройствах выдачи ключей для доступа в контейнеры 3 кВ и 380 В определяется количеством этих контейнеров и складных лестниц для доступа на крыши вагонов электропоезда. Общее количество ключей составляет 40 для основной минимальной пятивагонной составности электропоезда. Для облегчения идентификации ключи и замковые механизмы имеют цветовую маркировку. В связи с отсутствием в составе дополнительного прицепного вагона токоприемника и быстродействующего выключателя при формировании электропоезда шестивагонной составности система безопасности не претерпевает изменений.
Процесс заземления как для электропоезда пятивагонной составности, так и для электропоезда шестивагонной составности одинаков и начинается с вынимания ключа "А" из рабочего замкового выключателя. В результате происходит следующее: принудительное выключение всех быстродействующих выключателей и последующее принудительное опускание всех токоприемников, если это действие не было выполнено машинистом. Далее процесс заземления выполняется в следующем порядке:
1. Ключ "А" вставляется в устройство выдачи ключей "В" среднем прицепном промежуточном вагоне, в результате происходит разблокировка двух ключей «В».
2. Ключи «В» вынимаются из устройства выдачи ключей в среднем прицепном промежуточном вагоне и вставляются в заземляющие разъединители в прицепных промежуточных вагонах с тяговым оборудованием.
3. Заземляющие разъединители вручную переводятся во включенное положение, что приводит к заземлению шины 3 кВ и разблокировки ключей «Е».
4. Ключи «Е» вынимаются из заземляющих разъединителей и вставляются в устройство выдачи ключей, расположенное в подкузовном контейнере электрооборудования среднего прицепного промежуточного вагона. При отсутствии ключа «Е» в замковом механизме ключ «В» и заземляющий разъединитель постоянного тока заблокированы. После установки ключей «Е» в устройство выдачи ключей "F", расположенное в подкузовном контейнере электрооборудования среднего прицепного промежуточного вагона, разблокируются ключи «F». В результате появляется возможность доступа к контейнерам с напряжением 3 кВ. Таким образом, обеспечивается заземление электрического оборудования напряжением 3 кВ и одновременно появляется возможность проведения работ и испытаний от внешнего источника питания трехфазного напряжения 380 В частотой 50 Гц.
5. Для доступа к контейнерам с электрическим оборудованием напряжением 380 В необходимо выполнить следующие действия:
повернуть и достать из рабочего замкового выключателя ключ «G», расположенный в рабочем замковом выключателе. Поворотом ключа «G» отключается питание от внешнего источника питания трехфазного напряжения 380 В частотой 50 Гц в прицепных промежуточных вагонах с тяговым оборудованием и создается заземление электрического оборудования 380 В;
установить ключ «G» и один из ключей «F» в устройство выдачи ключей "Н", что приведет к разблокировке ключей «Н» и доступу к контейнерам с электрическим оборудованием напряжением 380 В.
Привязка ключа «G» к ключу «F» исключает возможность подачи питания 3 кВ при работе с электрическим оборудованием напряжением 380 В. Ключи «Е» будут заблокированы до того момента, пока все ключи «F» и «Н» не будут установлены в соответствующие замковые механизмы устройства выдачи ключей.
После окончания всех работ и необходимости приведения электропоезда в состояние готовности к эксплуатации процедура заземления может быть отменена точно в обратном порядке.
Недостатком известного электропоезда является невозможность использования электрического оборудования с разными типами блокировок, наличие большого количества ключей различного типа, усложняющее работу по деблокировке электрического оборудования, возможность утери каких-то ключей, высокая стоимость компонентов блокировок при использовании только электромеханической ключевой блокировки.
Техническим результатом, достигаемым с помощью заявленного изобретения, является возможность применения в электроподвижном составе оборудования с различными типами блокировок таких как электромеханической ключевой блокировки и электрических блокировок с помощью электромеханических концевых выключателей совместно с электромагнитными устройствами фиксации, электрические цепи которых интегрированы в электрические цепи электромеханической ключевой блокировки, и винтовыми соединениями люков обслуживания.
Заявляемый технический результат достигается тем, что электропоезд постоянного тока, содержащий головные моторные с кабинами управления, прицепные промежуточные с тяговым оборудованием, в том числе быстродействующим выключателем, заземляющим разъединителем и токоприемником на каждый вагон, и средний прицепной промежуточный вагоны, оснащен электрооборудованием и системой безопасности электрооборудования. Система безопасности включает защитные ограждения, выполненные в виде оболочек электрических контейнеров, и блокировки. Блокировка электрооборудования выполнена комбинированной: часть электрооборудования, поступающая от производителя оборудования в контейнерах, оснащенных замковыми механизмами, и складные лестницы для доступа на крыши вагонов электропоезда, выполнены с электромеханической ключевой блокировкой; часть электрооборудования, требующая обеспечения регулярного доступа, выполнена с электрическими блокировками с помощью электромеханических концевых выключателей и фиксирующими люки обслуживания опасных зон контейнеров электромагнитными устройствами; часть электрооборудования, расположенная на крышах вагонов электропоезда, выполнена с винтовыми соединениями. Электромеханическая блокировка представляет собой совокупность замкового рабочего выключателя, устройств выдачи ключей, замковых механизмов и ключей к замковым механизмам и обеспечивает последовательный доступ к электрооборудованию при его обслуживании. Электрические цепи электрических блокировок с электромеханическими концевыми выключателями и фиксирующих электромагнитных устройств интегрированы в электрические цепи электромеханической ключевой блокировки.
Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображен электропоезд постоянного тока, оснащенный электрооборудованием и системой безопасности электрооборудования.
В связи с тем, что графическое изображение фигуры заявленной полезной модели плохо читается при вертикальном расположении длинных сторон листа, целесообразно было расположить лист для фиг. 1 горизонтально, что позволило существенно укрупнить чертеж.
Электропоезд 1 постоянного тока основной составности содержит два идентичных головных моторных вагона с кабинами управления 2.1 и 2.2, два идентичных прицепных промежуточных вагона с тяговым оборудованием 3.1 и 3.2. и средний прицепной промежуточный вагон 4 и оснащен электрооборудованием 5 и системой безопасности 6 электрооборудования 5. При этом в состав оборудования прицепных промежуточных вагонов с тяговым оборудованием 3.1 и 3.2 входят быстродействующие выключатели 7.1 и 7.2, заземляющие разъединители 8.1 и 8.2 и токоприемники 9.1 и 9.2. Прицепные промежуточные вагоны с тяговым оборудованием 3.1 и 3.2 оборудованы складными лестницами 10.1 и 10.2 с замковыми механизмами 11.1 и 11.2, соответственно. В условиях депо при увеличении пассажиропотока имеется возможность постановки в состав электропоезда 1 дополнительного прицепного промежуточного вагона 4 и изменение основной составности на шестивагонную. В связи с отсутствием в составе дополнительного прицепного вагона 4 токоприемника и быстродействующего выключателя при формировании электропоезда шестивагонной составности система безопасности не претерпевает изменений. На участках с высоким пассажиропотоком возможно осуществление соединения двух электропоездов 1 в один состав. Представляющим опасность для обслуживающего персонала электропоезда 1 являются компоненты с напряжением 3 кВ и 380 В, поэтому необходимо обеспечить безопасность оборудования. Система безопасности 6 электрооборудования 5 включает защитные ограждения 12 и блокировки 13. Защитные ограждения 12 выполнены в виде оболочек 14.1, 14.2, 14.3, 14.4, 14.5, 15.1, 15.2, 16.1, 16.2, 17.1, 17.2, 17.3, 17.4, 17.5 электрических контейнеров 18.1, 18.2, 18.3, 18.4, 18.5, 19.1, 19.2, 20.1, 20.2, 21.1, 21.2, 21.3, 21.4, 21.5. Компонентами, работающими под высоким напряжением, являются также климатические установки 22.1 и 22.2 кабин управления головных моторных вагонов 2.1 и 2.2. Контейнеры 21.1, 21.2, 21.3, 21.4 и 21.5 представляют собой климатические установки пассажирских салонов вагонов 2.1, 2.2, 3.1, 3.2 и 4. Блокировка 13 электрооборудования 5 выполнена комбинированной: часть электрооборудования, включающая контейнеры 19.1, 19.2, 20.1 и 20.2 и заземляющие разъединители 8.1 и 8.2, поступающая от производителя оборудования с оснащением замковыми механизмами 23.1, 23.2, 24.1, 24.2, 25.1 и 25.2 и складные лестницы 10.1 и 10.2 с замковыми механизмами 11.1 и 11.2 для доступа на крыши вагонов 2.1, 2.2, 3.1, 3.2 и 4 электропоезда 1, выполнены с электромеханической ключевой блокировкой 26, часть электрооборудования, включающая электрические контейнеры 18.1, 18.2, 18.3, 18.4 и 18.5, требующая обеспечения регулярного доступа, выполнена с электрическими блокировками с помощью электромеханических концевых выключателей 27 и фиксирующими люки обслуживания опасных зон контейнеров 18.1, 18.2, 18.3, 18.4 и 18.5 электромагнитными устройствами 28, часть электрооборудования, включающая контейнеры 21.1, 21.2, 21.3, 21.4 и 21.5 и климатические установки 22.1 и 22.2 кабин управления головных моторных вагонов 2.1 и 2.2, расположенная на крышах вагонов 2.1, 2.2, 3.1, 3.2 и 4 электропоезда 1, выполнена с винтовыми соединениями 29. Электрическая блокировка с помощью электромеханических концевых выключателей 27 более устойчива к механическим внешним воздействующим факторам и лучше защищена от влияния внешних электромагнитных полей в сравнении с другими электрическими блокировками, например, с помощью герконов, для которых характерен дребезг контактов, то есть после замыкания наблюдается серия бесконтрольных актов потери и приобретения контакта и восприимчивость к внешним электромагнитным полям. Контейнеры 19.1 и 19.2 - это электрооборудование с тяговыми преобразователями, а контейнеры 20.1 и 20.2 - это электрооборудование с преобразователями собственных нужд. Контейнеры 18.1, 18.2, 18.3, 18.4 и 18.5 состоят из высоковольтных и низковольтных секций. Контейнеры с тяговыми преобразователями 19.1 и 19.2 поступают от производителя оборудования с замковыми механизмами 23.1 и 23.2, при проведении действий, по открыванию которых должна быть прекращена подача напряжения 3 кВ к электрооборудованию, а контейнеры с преобразователями собственных нужд 20.1 и 20.2 поступают от производителя оборудования с замковыми механизмами 24.1 и 24.2, при проведении действий, по открыванию которых должна быть прекращена подача напряжения 380 В к электрооборудованию. Электромеханическая ключевая блокировка 26 представляет собой совокупность замкового рабочего выключателя 30, устройств выдачи ключей 31 и 32, замковых механизмов 11.1, 11.2, 23.1, 23.2, 24.1, 24.2, 25.1 и 25.2 и ключей "А" 33, ключей "В" 34, ключей "Е" 35, ключей "G" 36, ключей "F" 37 и ключей "Н" 38 к замковым механизмам и обеспечивает последовательный доступ к электрооборудованию 5 при его обслуживании. Уплотнение люков обслуживания контейнеров 18.1, 18.2, 18.3, 18.4 и 18.5 производится не входящими в систему безопасности 6 электрооборудования 5 одинаковыми компрессионными замками 39 с помощью универсального ключа 40 (не показан) с квадратным концом, хранящимся у членов локомотивной бригады. Электрические цепи электромеханических концевых выключателей 27 и фиксирующих электромагнитных устройств 28 интегрированы в электрические цепи 41 электромеханической ключевой блокировки 26. Заземляющие разъединители 8.1 и 8.2 оснащены с замковыми механизмами 25.1 и 25.2, соответственно, с двумя цилиндровыми механизмами. В замковых механизмах 25.1 и 25.2 в исходном положении один цилиндровый механизм свободен, а другой занят ключом "Е" 35. В исходном положении в рабочем замковом выключателе 30 в цилиндровых механизмах 42 и 43 находятся ключи "А" 33 и "G" 36, соответственно, а в устройстве выдачи ключей 31 - два ключа "В" 34, причем в устройстве выдачи ключей 31 имеется свободный цилиндровый механизм. Устройство выдачи ключей 32 скомпоновано из двух устройств выдачи ключей 44 и 45 и расположено в контейнере 18.3 в подкузовном пространстве среднего прицепного промежуточного вагона 4. Рабочий замковый выключатель 30 и устройство выдачи ключей 31 расположены в потолке среднего прицепного промежуточного вагона 4. В устройстве выдачи ключей 44 размещены ключи "F" 37 и имеется два свободных цилиндровых механизма для принятия двух ключей "Е" 35 из замковых механизмов 25.1 и 25.2 заземляющих разъединителей 8.1 и 8.2. В устройстве выдачи ключей 45 размещены ключи "Н" 38 и имеется два свободных места для принятия ключа "G" 36 из рабочего замкового выключателя 30 и ключа "F" 37 из устройства выдачи ключей 44.
Безопасность высоковольтного электрооборудования электропоезда 1, оснащенной комбинированной блокировкой, при доступе к электрооборудованию 5, находящемуся под высоким напряжением, для исключения поражения электрическим током обеспечивается следующим образом:
1. Отключаются быстродействующие выключатели 7.1 и 7.2 в прицепных вагонах с тяговым оборудованием 3.1 и 3.2.
2. Опускаются токоприемники 9.1 и 9.2 на прицепных вагонах с тяговым оборудованием 3.1 и 3.2.
3. Ключ "А" 33 переводится в выключенное положение и извлекается из цилиндрового механизма 42 рабочего замкового выключателя 30. В результате происходит следующее: принудительное выключение всех быстродействующих выключателей и принудительное опускание токоприемников в прицепных вагонах с тяговым оборудованием 3.1 и 3.2, если это действие не было выполнено машинистом. При этом в электропоезде 1 присутствует только низковольтное напряжение. Ключ "А" 33 вставляется в устройство выдачи ключей 31 и поворотом ключа "А" 33 производится разблокировка двух ключей "В" 34.
4. Два ключа "В" 34 вынимаются из устройства выдачи ключей 31, вставляются в заземляющие разъединители 8.1 и 8.2 в прицепных вагонах с тяговым оборудованием 3.1 и 3.2 и переводятся в положение разблокировки рычагов заземляющих разъединителей.
5. Заземляющие разъединители 8.1 и 8.2 вручную рычагами переводятся в положение «Вкл.», что приводит к заземлению токоприемников 9.1 и 9.2 и разблокировки ключей "Е" 35.
6. Два ключа "Е" 35 вынимаются из заземляющих разъединителей 8.1 и 8.2 и вставляются в свободные цилиндровые механизмы устройства выдачи ключей 44, расположенное в низковольтной секции подкузовного контейнера 18.3 в промежуточном прицепном вагоне 4. Если ключ "Е" 35 отсутствует в заземляющих разъединителях 8.1 и 8.2, то ключ "В" 34 и заземляющие разъединители 8.1 и 8.2 заблокированы. После установки ключей "Е" 35 в устройство выдачи ключей 44 разблокируются ключи "F" 37. В результате появляется доступ с помощью ключей "F" 37 к контейнерам 19.1 и 19.2 с напряжением 3 кВ. Ключи "Е" 35 будут заблокированы, пока все ключи "F" 37 не будут возвращены обратно на место. Таким образом, обеспечивается отключение и заземление электрооборудования с напряжением 3 кВ и одновременно появляется возможность проведения работ от внешнего источника питания напряжением 380 В.
7. Для доступа к контейнерам 20.1 и 20.2 с электрооборудованием 380 В и к замковым механизмам 11.1 и 11.2 складных лестниц 10.1 и 10.2 необходимо повернуть и достать из цилиндрового механизма 43 рабочего замкового выключателя 30 ключ "G" 36, при этом отключается питание от внешнего источника 380 В в прицепных вагонах с тяговым оборудованием 3.1 и 3.2 и создается заземление. Затем необходимо установить ключ "G" 36 и один из ключей "F" 37 в устройство выдачи ключей 45, что приведет к разблокировке ключей "Н" 38 и обеспечит доступ к контейнерам 20.1 и 20.2 и складным лестницам 10.1 и 10.2. Привязка к ключу "F" 37 исключает возможность подачи питания 3 кВ при работе с электрооборудованием напряжением 380 В.
8. После установки ключа "G" 36 и одного из ключей "F" 37 в свободные цилиндровые механизмы устройства выдачи ключей 45 фиксирующие электромагнитные устройства 28 освобождают люки обслуживания опасных зон контейнеров 18.1, 18.2, 18.3, 18.4 и 18.5. В этой позиции ключа "G" 36 и одного ключа "F" 37 допускается штатный доступ к оборудованию контейнеров 18.1, 18.2, 18.3, 18.4, 18.5, 20.1, 20.2 и складным лестницам 10.1 и 10.2. Открыв замковые механизмы 11.1 и 11.2 складных лестниц 10.1 и 10.2 ключом "Н" 38, раскладывают складные лестницы 10.1 и 10.2, обеспечивая доступ к электрооборудованию, расположенного на крышах вагонов 2.1, 2.2, 3.1, 3.2 и 4. При этом доступ в контейнеры 17.1, 17.2, 17.3, 17.4 и 17.5, климатические установки 22.1 и 22.2 обеспечивается раскреплением винтовых соединений 29. При попытке нештатного доступа в контейнеры 18.1, 18.2, 18.3, 18.4 и 18.5, когда электромеханическая ключевая блокировка 26 находится в исходном состоянии, сработают электрические блокировки электромеханическими концевыми выключателями 27, что приведет прекращению подачи напряжения в указанные контейнеры. Попытка нештатного доступа в контейнеры 18.1, 18.2, 18.3, 18.4 и 18.5 также будет пресечена фиксирующими электромагнитными устройствами 28.
Приведение электропоезда в состояние готовности к эксплуатации с отменой процедуры заземления производится в обратном порядке. Общее количество ключей в устройствах выдачи ключей для доступа в контейнеры 3 кВ и 380 В определяется количеством этих контейнеров и складных лестниц для доступа на крыши вагонов электропоезда. Общее количество ключей составляет 12 для основной минимальной пятивагонной составности электропоезда. Для облегчения идентификации ключи и замковые механизмы имеют цветовую маркировку.