ЭЛЕКТРОПОЕЗД ПОСТОЯННОГО ТОКА

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту и касается конструкции электропоездов постоянного тока.
Наиболее близким по технической сущности к заявленной полезной модели является электропоезд ЭС2Г (см. "Электропоезд с асинхронным тяговым приводом типа ЭГЭ серии ЭС2Г". Руководство по эксплуатации, 32103.0.00.000.000 РЭ, часть 1, с. 9). 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 с условным обозначением вагонов 01 и 05;
- два прицепных промежуточных вагона с тяговым оборудованием с условным обозначением вагонов 02 и 04;
- один средний прицепной промежуточный средний вагон с условным обозначением вагона 03.
В условиях депо, при увеличении пассажиропотока, предусмотрена возможность формирования сдвоенных электропоездов из двух пятивагонных электропоездов основной составности.
Каждый пятивагонный электропоезд основной составности 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 02 и 04 быстродействующему выключателю, токоприемнику и заземляющему разъединителю. Каждый пятивагонный электропоезд основной составности оснащен системой безопасности электрооборудования, включающей оболочки электрических контейнеров и электромеханическую ключевую блокировку, представляющую собой совокупность замкового рабочего выключателя, оснащенного ключом отключения быстродействующих выключателей и ключом отключения внешнего источника питания и 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 обеспечивается программно принудительное выключение всех быстродействующих выключателей и последующее принудительное опускание всех поднятых токоприемников электропоезда десятивагонной составности при вынимании ключа отключения быстродействующих выключателей из любого рабочего замкового выключателя, если это действие не было выполнено машинистом. Причем 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 каждого пятивагонного электропоезда основной составности задействованы 6 типов ключей с условными обозначениями "А", "В", "Е", "F", "G" и "Н". Рабочий замковый выключатель установлен в потолке среднего прицепного промежуточного вагона 03, устройства выдачи ключей "F" и "Н" - в подкузовном контейнере электрооборудования среднего прицепного промежуточного вагона 03, а быстродействующие выключатели, токоприемники и заземляющие разъединители - на крышах прицепных промежуточных вагонов с тяговым оборудованием 02 и 04 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 03. 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. Процесс заземления двухсоставного электропоезда заключается в заземлении каждого пятивагонного электропоезда основной составности. Процесс заземления электропоезда десятивагонной составности начинается с вынимания ключа "А" из рабочего замкового выключателя любого пятивагонного электропоезда основной составности. В результате происходит следующее - принудительное выключение всех быстродействующих выключателей и последующее принудительное опускание всех поднятых токоприемников, если это действие не было выполнено машинистом. Далее процесс заземления выполняется в следующем порядке:
1. Ключ "А" вставляется в устройство выдачи ключей "В" в вагоне 03, в результате происходит разблокировка двух ключей «В».
2. Ключи «В» вынимаются из устройства выдачи ключей в среднем прицепном промежуточном вагоне 03 и вставляются в заземляющие разъединители в прицепных промежуточных вагонах с тяговым оборудованием 02 и 04.
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 03. 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 03, 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.
Далее все вышеперечисленные действия повторяются для второго пятивагонного электропоезда основной составности.
После окончания всех работ и необходимости приведения электропоезда в состояние готовности к эксплуатации процедура заземления может быть отменена точно в обратном порядке.
Формирование сдвоенного электропоезда из двух пятивагонных электропоездов основной составности приводит к увеличению пассажировместимости в два раза при сохранении тяговооруженности.
Недостатками известного электропоезда является следующее:
- относительно низкая пассажировместимость электропоезда, связанная наличием в середине поезда двух головных моторных вагонов с кабинами управления;
- отсутствие сквозного прохода через электропоезд, связанного наличием в середине поезда двух головных моторных вагонов с кабинами управления.
Техническим результатом, достигаемым с помощью заявленной полезной модели, является повышение пассажировместимости электропоезда постоянного тока с сохранением тяговооруженности путем выполнения электропоезда одинарным десятивагонным с применением в середине электропоезда вместо головных моторных с кабинами управления вагонов прицепных промежуточных моторных бескабинных вагонов с установкой между ними дополнительного межвагонного перехода с обеспечением сквозного прохода через электропоезд.
Технический результат достигается следующим образом. Электропоезд постоянного тока выполнен одинарным в десятивагонной составности из двух симметричных относительно середины электропоезда группы вагонов. Каждая группа вагонов электропоезда содержит состыкованные между собой головной моторный с кабиной управления, прицепные промежуточные с тяговым оборудованием, в том числе быстродействующим выключателем, заземляющим разъединителем и токоприемником на каждый вагон, средний прицепной промежуточный и прицепной промежуточный моторный бескабинный вагоны, оборудована межвагонными переходами и оснащена электрооборудованием и собственной системой безопасности электрооборудования. Прицепные промежуточные моторные бескабинные вагоны выполнены с увеличенной за счет площади кабины управления площадью пассажирского салона, расположены в середине электропоезда и соединены между собой дополнительным межвагонным переходом. Система безопасности электрооборудования каждой группы вагонов включает оболочки электрических контейнеров и электромеханическую ключевую блокировку, представляющую собой совокупность рабочего замкового выключателя, оснащенного ключом отключения быстродействующих выключателей и ключом отключения внешнего источника питания и 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 замковых механизмов оболочек электрических контейнеров, и обеспечивающей последовательный безопасный доступ к электрооборудованию при обслуживании. Рабочие замковые выключатели в электропоезде схемно включены по логической схеме «или» с обеспечением принудительного выключения всех быстродействующих выключателей с последующим принудительным опусканием всех поднятых токоприемников электропоезда при вынимании ключа отключения быстродействующих выключателей из любого рабочего замкового выключателя, если это действие не было выполнено машинистом. Схема заземления электропоезда аналогична схеме заземления электропоезда десятивагонной составности, сформированного из двух сцепленных между собой пятивагонных электропоездов основной составности.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежом, где
- на фиг. 1 изображен общий вид электропоезда постоянного тока, сформированный из двух одинаковых пятивагонных электропоездов основной составности;
- на фиг. 2 изображен общий вид одинарного десятивагонного электропоезда с прицепными промежуточными моторными бескабинными вагонами, установленными в середине электропоезда вместо головных моторных с кабинами управления вагонов;
- на фиг. 3 изображен выносной вид А на фиг. 2;
- на фиг. 4 изображен выносной вид Б на фиг. 2.
В связи с тем, что графическое изображение фигур заявленной полезной модели плохо читаются при вертикальном расположении длинных сторон листов, целесообразно было расположить листы горизонтально, что позволило существенно укрупнить чертежи.
Электропоезд постоянного тока 1 выполнен одинарным в десятивагонной составности из двух симметричных относительно середины 2 электропоезда 1 группы вагонов 3.1 и 3.2. Группа вагонов 3.1 электропоезда 1 содержит состыкованные между собой головной моторный с кабиной управления 4.1, прицепные промежуточные с тяговым оборудованием 5.1 и 5.2, в том числе быстродействующими выключателями 6.1 и 6.2, заземляющими разъединителями 7.1 и 7.2 и токоприемниками 8.1 и 8.2, средний прицепной промежуточный 9.1 и прицепной промежуточный моторный бескабинный 10.1 вагоны, оборудована межвагонными переходами 11.1, 11.2, 11.3, 11.4 и оснащена электрооборудованием 12.1 и собственной системой безопасности электрооборудования 13.1. Группа вагонов 3.2 электропоезда 1 содержит состыкованные между собой головной моторный с кабиной управления 4.2, прицепные промежуточные с тяговым оборудованием 5.3 и 5.4, в том числе быстродействующими выключателями 6.3 и 6.4, заземляющими разъединителями 7.3 и 7.4 и токоприемниками 8.3 и 8.4, средний прицепной промежуточный 9.2 и прицепной промежуточный моторный бескабинный 10.2 вагоны, оборудована межвагонными переходами 11.5, 11.6, 11.7, 11.8 и оснащена электрооборудованием 12.2 и собственной системой безопасности электрооборудования 13.2. Прицепные промежуточные моторные бескабинные вагоны 10.1 и 10.2 выполнены с увеличенной за счет площади кабины управления площадью пассажирского салона, расположены в середине электропоезда 1 и соединены между собой дополнительным межвагонным переходом 11.9 с обеспечением сквозного прохода через электропоезд 1. Система безопасности электрооборудования 13.1 группы вагонов 3.1 включает оболочки 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 и 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 и 21.5, соответственно, и электромеханическую ключевую блокировку 22.1. Система безопасности электрооборудования 13.2 группы вагонов 3.2 включает оболочки 14.6, 14.7, 14.8, 14.9, 14.10, 15.3, 15.4, 16.3, 16.4, 17.6, 17.7, 17.8, 17.9 и 17.10 электрических контейнеров 18.6, 18.7, 18.8, 18.9, 18.10, 19.3, 19.4, 20.3, 20.4, 21.6, 21.7, 21.8, 21.9 и 21.10, соответственно, и электромеханическую ключевую блокировку 22.2. Электромеханическая ключевая блокировка 22.1 представляет собой совокупность рабочего замкового выключателя 23.1, оснащенного ключом отключения быстродействующих выключателей 24.1 и ключом отключения внешнего источника питания 25.1 и электрически встроен в цепи управления быстродействующими выключателями 6.1 и 6.2 и токоприемниками 8.1 и 8.2 и цепи питания электропоезда 1 от внешнего источника питания трехфазного напряжения 380 В частотой 50 Гц, устройств выдачи ключей 26.1, 27.1 и 28.1, замковых механизмов 29.1 и ключей 30.1 к замковым механизмам, в том числе замковых механизмов 31.1 и 31.2 с двумя цилиндровыми механизмами заземляющих разъединителей 7.1 и 7.2 и замковых механизмов 32.1. 32.2, 32.3, 32.4, 32.5, 33.1, 33.2, 34.1, 34.2, 35.1, 35.2, 35.3, 35.4, 35.5 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 и 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 и 21.5 и обеспечивает последовательный безопасный доступ к электрооборудованию 12.1 при обслуживании. Электромеханическая ключевая блокировка 22.2 представляет собой совокупность рабочего замкового выключателя 23.2, оснащенного ключом отключения быстродействующих выключателей 24.2 и ключом отключения внешнего источника питания 25.2 и электрически встроен в цепи управления быстродействующими выключателями 6.3 и 6.4 и токоприемниками 8.3 и 8.4 и цепи питания электропоезда 1 от внешнего источника питания трехфазного напряжения 380 В частотой 50 Гц, устройств выдачи ключей 26.2, 27.2 и 28.2, замковых механизмов 29.2 и ключей 30.2 к замковым механизмам, в том числе замковых механизмов 31.3 и 31.4 с двумя цилиндровыми механизмами заземляющих разъединителей 7.3 и 7.4 и замковых механизмов 32.6. 32.7, 32.8, 32.9, 32.10, 33.3, 33.4, 34.3, 34.4, 35.6, 35.7, 35.8, 35.9, 35.10 оболочек 14.6, 14.7, 14.8, 14.9, 14.10, 15.3, 15.4, 16.3, 16.4, 17.6, 17.7, 17.8, 17.9 и 17.10 электрических контейнеров 18.6, 18.7, 18.8, 18.9, 18.10, 19.3, 19.4, 20.3, 20.4, 21.6, 21.7, 21.8, 21.9 и 21.10 и обеспечивает последовательный безопасный доступ к электрооборудованию 12.2 при обслуживании. Рабочие замковые выключатели 23.1 и 23.2 в электропоезде 1 схемно включены по логической схеме «или» с обеспечением принудительного выключения всех быстродействующих выключателей 6.1, 6.2, 6.3 и 6.4 с последующим принудительным опусканием всех поднятых токоприемников 8.1, 8.2, 8.3 и 8.4 электропоезда 1 при вынимании ключа отключения быстродействующих выключателей из любого рабочего замкового выключателя, если это действие не было выполнено машинистом. Схема заземления электропоезда аналогична схеме заземления электропоезда десятивагонной составности, сформированного из двух сцепленных между собой пятивагонных электропоездов основной составности. В системе безопасности оборудования каждого пятивагонного электропоезда основной составности задействованы шесть типов ключей с условными обозначениями "А", "В", "Е", "F", "G" и "Н". В замковых механизмах 31.1, 31.2, 31.3 и 31.4 с двумя цилиндровыми механизмами заземляющих разъединителей 7.1, 7.2, 7.3 и 7.4 в исходном положении один цилиндровый механизм свободен, а другой занят ключом "Е". В исходном положении в рабочих замковых выключателях 23.1 и 23.2 в цилиндровых механизмах 24.1, 25.1 и 24.2, 25.2 находятся ключи "А" и "G", а в устройствах выдачи ключей 28.1 и 28.2 имеется свободный цилиндровый механизм. Устройства выдачи ключей 26.1 и 27.1, 26.2 и 27.2 скомпонованы в единые блоки 36.1 и 36.2, соответственно. Блок 36.1 установлен в контейнере 18.3 в подкузовном пространстве среднего прицепного промежуточного вагона 9.1, а блок 36.2 - в контейнере 18.8 в подкузовном пространстве среднего прицепного промежуточного вагона 9.2. Устройства выдачи ключей 28.1 и 28.2 расположены в потолках средних прицепных промежуточных вагонов 9.1 и 9.2, соответственно. В устройствах выдачи ключей 26.1 и 26.2 размещены ключи "F", а в устройствах выдачи ключей 27.1 и 27.2 - ключи "Н".
Процесс заземления двухсоставного электропоезда заключается в заземлении групп вагонов 3.1 и 3.2. Процесс заземления электропоезда десятивагонной составности начинается с вынимания ключа "А" из рабочего замкового выключателя любой из групп вагонов 3.1 и 3.2. В результате происходит следующее - принудительное выключение всех быстродействующих выключателей и последующее принудительное опускание всех поднятых токоприемников, если это действие не было выполнено машинистом. Далее процесс заземления выполняется в следующем порядке:
1. Ключ "А" вставляется в устройство выдачи ключей "В" в вагоне 03, в результате происходит разблокировка двух ключей «В».
2. Ключи «В» вынимаются из устройства выдачи ключей в среднем прицепном промежуточном вагоне 03 и вставляются в заземляющие разъединители в прицепных промежуточных вагонах с тяговым оборудованием 02 и 04.
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 03. 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 03, 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.
Далее все вышеперечисленные действия повторяются для второго пятивагонного электропоезда основной составности.
После окончания всех работ и необходимости приведения электропоезда в состояние готовности к эксплуатации процедура заземления может быть отменена точно в обратном порядке.
Полезная модель "Электропоезд постоянного тока" соответствует условию патентоспособности "Промышленная применимость", так как вышеописанное техническое решение по увеличению пассажировместимости успешно реализовано в конструкции электропоезда в ООО "Уральские локомотивы" г. Верхняя Пышма.