КОММУТАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА С ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ПРИВОДОМ И ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО
SWITCHING DEVICE FOR VEHICLE WITH ELECTRIC DRIVE AND ELECTRIC VEHICLE

Изобретение исходит из коммутационного устройства для транспортного средства, в частности рельсового транспортного средства, с электрическим приводом, содержащего переключательный блок, который предусмотрен для соединения и для разъединения приводного блока транспортного средства с, соответственно, от находящейся под высоким напряжением линии электроснабжения и имеет по меньшей мере два переключательных контакта, приводной блок, который предусмотрен для обеспечения относительного движения переключательных контактов друг к другу, и блок корпуса для размещения по меньшей мере переключательного блока и приводного блока, при этом блок корпуса содержит опору для опоры по меньшей мере переключательного блока.
Из DE 102006043632 А1 известно коммутационное устройство для железнодорожного транспорта с содержащей два переключательных контакта переключательной частью и приводной системой с приводящей в движение один переключательный контакт переключательной штангой. Коммутационное устройство с помощью крепежной основной плиты закреплено на крыше рельсового транспортного средства. При этом относительно вертикального направления в закрепленном состоянии коммутационного устройства приводная система расположена в корпусе, который под крепежной основной плитой выступает в выполненный в крыше пролом. Переключательная часть расположена над крепежной основной плитой и отделена от нее воздушным участком.
Кроме того, из ЕР 1996427 В1 известно расположение переключательной части с приводной системой в одном корпусе. Однако в нем лишь предлагается размещение известной переключательной системы в окруженном корпусом пространстве, при этом занимаемый переключательной системой конструктивный объем не изменяется.
В основу изобретения положена задача создания коммутационного устройства указанного в начале вида, в котором достигается компактная конструкция. При расположении коммутационного устройства на элементе крыши транспортного средства должна обеспечиваться возможно более плоская конструкция, в частности, относительно вертикального направления.
Для этого предлагается, что переключательная часть расположена относительно опоры в лежачем положении на ней. За счет этого достигается особенно компактная конструкция. При горизонтальной относительно грунта ориентации опоры может быть обеспечена за счет лежачего положения переключательного блока и его расположения на опоре особенно плоская конструкция, в частности небольшая конструктивная высота. Предпочтительно переключательный блок имеет кожух, который окружает предусмотренное для переключательных контактов пространство и в лежачем положении прилегает к опоре.
Опора целесообразно имеет по меньшей мере одну опорную поверхность, на которой расположен переключательный блок. Переключательный блок выполнен, в частности, удлиненным и имеет заданное продольное направление. Оно может соответствовать, в частности, направлению движения, в котором в процессе переключения происходит относительное линейное движение переключательных контактов друг к другу. Под расположением переключательного блока «в лежачем положении относительно опоры» следует понимать, в частности, расположение, при котором продольное направление переключательного блока ориентировано параллельно опорной поверхности. Опорная поверхность может состоять из частичных поверхностей, которые создают частичный контакт с переключательным блоком. Однако простая конструкция достигается, когда опора, например, в виде опорной плиты, образует сплошную опорную поверхность, при этом переключательный блок предпочтительно полностью прилегает к опорной поверхности.
Коммутационное устройство целесообразно содержит по меньшей мере два контактных стыка, с помощью которых может создаваться электрическое соединение с проводом электроснабжения, соответственно с приводным блоком транспортного средства, при этом переключательные контакты переключательного блока предпочтительно служат для создания электрического соединения между контактными стыками, соответственно для разъединения. Контактные стыки предпочтительно предусмотрены оба для передачи имеющегося в линии электроснабжения электрического высокого напряжения, при этом преобразование напряжения для преобразования высокого напряжения в низкое напряжение осуществляется с помощью блока преобразования напряжения, например с помощью трансформатора или преобразователя напряжения, который является составляющей частью приводного блока транспортного средства.
Под высоким напряжением следует понимать, в частности, электрическое напряжение, которое поставляется через линию электроснабжения из сети. Высокое напряжение имеет, в частности, значение по меньшей мере 500 В. Если транспортное средство с электрическим приводом выполнено в виде рельсового транспортного средства, то высокое напряжение может иметь типичное для железнодорожного сообщения значение, такое как, например, 1,5 кВ, 3 кВ, 15 кВ или 25 кВ. При этом высокое напряжение может быть постоянным напряжением или переменным напряжением.
Блок корпуса образует окруженное им пространство корпуса, в котором расположены по меньшей мере переключательный блок и приводной блок. Блок корпуса может состоять, например, из нескольких частей корпуса, которые соединены друг с другом с помощью фланцев, однако конструктивно простой вариант выполнения достигается, когда блок корпуса имеет один корпус, который образует непрерывное пространство корпуса по меньшей мере для переключательного блока и приводного блока.
Кроме того, конструктивно простая конструкция достигается, когда опора образует опорную плоскость, при этом переключательный блок и приводной блок расположены над опорной плоскостью. Предпочтительно приводной блок имеет продольное направление, которое ориентировано параллельно опорной плоскости. Понятие «над» относится к нормальному положению опорной плоскости.
Кроме того, предлагается, что приводной блок при рассматривании в ориентированном перпендикулярно продольному направлению переключательного блока и параллельно опорной плоскости направлении по меньшей мере частично расположен сбоку рядом с переключательным блоком, за счет чего достигается особенно плоская конструкция, поскольку обеспечивается возможность расположения приводного блока и переключательного блока в общей плоскости. Под расположением приводного блока «рядом» с переключательным блоком необходимо понимать, в частности, расположение, при котором переключательный блок расположен смежно с составляющими частями приводного блока, предпочтительно в непосредственной близости.
Предпочтительно опорная плоскость является сплошной опорной плоскостью, которая предусмотрена для опоры переключательного блока и приводного блока, за счет чего могут быть сэкономлены составляющие части и расходы на монтаж.
В одном предпочтительном варианте выполнения изобретения предлагается, что блок корпуса имеет опорную плиту, которая образует опорную плоскость. При этом опорная плита может быть образована монтажной плитой плиты корпуса, которая в готовом смонтированном состоянии коммутационного устройства расположена противоположно плите крышки.
Если приводной блок выполнен удлиненным, то может достигаться экономящее конструктивное пространство расположение перпендикулярно продольному направлению переключательного блока, когда продольное направление переключательного блока и продольное направление приводного блока ориентированы параллельно друг другу.
Дальнейшая экономия конструктивного пространства может быть достигнута, когда приводной блок и переключательный блок соединены приводной трансмиссией, при этом предусмотрено соединительное приспособление для соединения приводного блока с переключательным блоком, которое обеспечивает отклонение приводной трансмиссии, в частности, на 180°. Особенно предпочтительно, когда соединительное приспособление расположено в блоке корпуса.
Предпочтительно переключательный блок, приводной блок и соединительное приспособление расположены в одной общей плоскости. Это достигается тем, что опора образует опорную плоскость, в частности непрерывную опорную плоскость, которая несет переключательный блок, приводной блок и соединительное приспособление.
В одном предпочтительном варианте выполнения изобретения предлагается, что блок корпуса окружает пространство корпуса, в котором расположены переключательный блок и приводной блок, при этом часть пространства корпуса, которая предусмотрена для расположения переключательных контактов и для расположения электрически соединенных с ними компонентов, отделена от остальной части пространства корпуса с помощью электрически изолирующего экрана. За счет этого может быть достигнуто особенно малое расстояние между переключательным блоком и соседними с переключательным блоком конструктивными элементами, за счет чего может достигаться предпочтительное компактное расположение компонентов коммутационного устройства внутри блока корпуса. Если переключательный блок имеет кожух, который окружает предусмотренное для переключательных контактов пространство, то в одном предпочтительном варианте выполнения предлагается, что кожух окружает электрически изолирующий экран. За счет электрически изолирующего экрана направленная наружу поверхность кожуха предпочтительно имеет электрический потенциал, который может соответствовать электрическому потенциалу блока корпуса, при этом можно отказаться от воздушного промежутка между переключательным блоком и непосредственно окружающими его компонентами.
Предпочтительно переключательный блок имеет вакуумный переключатель.
Согласно одному другому варианту выполнения изобретения коммутационное устройство имеет заземляющий разъединитель, который расположен в блоке корпуса. В частности предлагается, что переключательный блок при рассматривании в ориентированном перпендикулярно продольному направлению переключательного блока и параллельно опорной плоскости направлении расположен между приводным блоком и заземляющим разъединителем.
Дополнительно к этому предлагается электрическое транспортное средство, содержащее токоприемник, приводной блок транспортного средства и электрически соединенное с токоприемником и приводным блоком транспортного средства коммутационное устройство, согласно изобретению.
В частности, коммутационное устройство закреплено на элементе крыши транспортного средства, при этом переключательный блок и приводной блок коммутационного устройства расположены лежащими на общей опорной плоскости опоры, которая ориентирована горизонтально относительно грунта. За счет плоской конструкции, которая достигается с помощью предложенного коммутационного устройства, могут быть достигнуты значительные преимущества относительно аэродинамики в зоне крыши транспортного средства. Это обеспечивает возможность более высокой гибкости в позиционировании коммутационного устройства, которые в обычных решениях ограничены для соблюдения определенных требований к габариту приближения строений. В частности, может отпадать ограничение на расположение посредине коммутационного устройства.
Кроме того, это обеспечивает возможность предпочтительного расположения элемента крыши транспортного средства, который при рассматривании в вертикальном направлении расположен над внутренним пространством транспортного средства, при котором по меньшей мере приводной блок расположен снаружи внутреннего пространства транспортного средства. За счет этого может быть предпочтительно по сравнению с решением, в котором приводной блок расположен в выполненном в крыше транспортного средства проломе, уменьшена, в частности предотвращена, нежелательная передача звука во внутреннее пространство транспортного средства в процессе переключения коммутационного устройства. Кроме того, может быть сэкономлена требующая много места шумоизоляция, которая для предотвращения отрицательного влияния на другие компоненты в зоне крыши транспортного средства, такие как, например, каналы для кондиционирования воздуха, обычно требует значительных затрат и/или приводит к увеличению веса и конструктивной высоте. Кроме того, нет необходимости в уплотнении для обычного пролома.
За счет расположения переключательного блока и приводного блока на общей горизонтальной опорной плоскости коммутационное устройство, соответственно его блок корпуса, могут быть просто закреплены лежащими на элементе крыши транспортного средства, при этом блок корпуса полностью лежит на элементе крыши транспортного средства.
Ниже приводится более подробное пояснение изобретения на основе примера выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых схематично изображено:
фиг. 1 - рельсовое транспортное средство, содержащее токоприемник, коммутационное устройство и приводной блок транспортного средства, на виде сбоку;
фиг. 2 - коммутационное устройство из фиг. 1 в изометрической проекции в увеличенном масштабе;
фиг. 3 - коммутационное устройство из фиг. 2 на виде сверху, и
фиг. 4 - коммутационное устройство, лежащее на элементе крыши транспортного средства, на виде спереди.
На фиг. 1 показано схематично на виде сбоку выполненное в виде рельсового транспортного средства транспортное средство 10 с электрическим приводом. В рассматриваемом примере выполнения транспортное средство 10 выполнено в виде самодвижущейся единицы подвижного состава, которая состоит из нескольких блоков 12 транспортного средства. По меньшей мере один блок 12 транспортного средства снабжен приводным блоком 14 транспортного средства, который служит для приведения в действие по меньшей мере одной приводной оси 16 транспортного средства 10. Показанное на фигуре расположение по меньшей мере одной ведущей оси 16 и согласованного с ней приводного блока 14 транспортного средства в транспортном средстве 10, а также количество блоков 12 транспортного средства показаны в качестве примера. Изображение приводного блока 14 транспортного средства является также сильно схематичным, при этом отдельные компоненты приводного блока 14 транспортного средства могут быть распределены в различных местах транспортного средства 10.
В одном альтернативном варианте выполнения транспортное средство 10 может быть выполнено в виде электровоза.
Для снабжения приводного блока 14 транспортного средства электрической энергией транспортное средство 10 имеет токоприемник 18, который в рабочем состоянии транспортного средства 10 находится в электрическом контакте с воздушным контактным проводом. Воздушный контактный провод соответствует известным образом электрической, находящейся под высоким напряжением линии 20 электроснабжения, которая снабжает приводной блок 14 транспортного средства электрической энергией. В качестве альтернативного решения линия 20 электроснабжения может быть выполнена в виде контактного рельса, который проходит вдоль железнодорожного перегона. Высокое напряжение может быть постоянным напряжением или переменным напряжением и может иметь обычное для железной дороги значение 1,5 кВ, 3 кВ, 15 кВ или 25 кВ.
Кроме того, транспортное средство 10 имеет коммутационное устройство 22, которое служит для соединения приводного блока 14 транспортного средства, при выполненном электрическом контакте токоприемника 18 с линией 20 электроснабжения, с линией 20 электроснабжения с передачей напряжения, соответственно для электрического отсоединения от этой линии 20 электроснабжения. Для этого коммутационное устройство 22 имеет контактные стыки 24, 26, которые электрически соединены с токоприемником 18, соответственно с приводным блоком 14 транспортного средства. Оба контактных стыка 24, 26 имеют полученное от линии 20 электроснабжения высокое напряжение. Оно преобразуется в неизображенном блоке преобразования напряжения приводного блока 14 транспортного средства в более низкое электрическое напряжение.
Ниже приводится более подробное пояснение конструкции коммутационного устройства 22 со ссылками на фиг. 2 и 3. На фиг. 2 коммутационное устройство 22 показано схематично в изометрической проекции, в то время как на фиг. 3 система из фиг. 2 показана на виде сверху по стрелке III на фиг. 2.
Коммутационное устройство 22 имеет переключательный блок 28, который предусмотрен для выполнения, соответственно размыкания электрического соединения между имеющими высокое напряжение контактными стыками 24, 26. Для этого переключательный блок 28 имеет два переключательных контакта 30, 32, при этом возможно относительное движение переключательных контактов 30, 32 друг к другу между положением разъединения и контактным положением (см. фиг. 3). В рассматриваемом примере выполнения переключательный контакт 32 может приводиться в движение относительно переключательного контакта 30, при этом он перемещается, исходя из показанного на фиг. 3 положения разъединения, в контактное положение, в котором он прилегает к переключательному контакту 30. Каждый из переключательных контактов 30, 32 электрически соединен с разными контактными стыками 24, 26. Переключательные контакты 30, 32 расположены в закрытом пространстве 34, в котором создан вакуум.
Для вызывания относительного движения переключательных контактов 30, 32 друг к другу в этом примере, в частности для приведения в движение переключательного контакта 32, коммутационное устройство 22 имеет приводной блок 36, который содержит приводную часть 38 и по меньшей мере одно передаточное средство 40. Передаточное средство 40 может приводиться в действие приводной частью пневматически и/или электрически.
Кроме того, коммутационное устройство 22 имеет соединительное приспособление 42, которое служит для соединения приводного блока 36 с переключательным блоком 28, так что они соединяются друг с другом с помощью приводной трансмиссии. Соединительное приспособление 42 соединяет механически, в частности, передаточное средство 40 приводного блока 36 с передаточным средством 44 переключательного блока 28, которое жестко соединено с переключательным контактом 32, так что движение передаточного средства 40 вызывает движение передаточного средства 44. С помощью соединительного приспособления 42 осуществляется отклонение приводной трансмиссии на 180°, при этом направления движения передаточных средств 40 и 44 являются противоположными.
В качестве других компонентов коммутационного устройства 22 на фиг. 2 показан заземляющий разъединитель 46, который служит для создания, соответственно разъединения электрического соединения коммутационного устройства 22 с потенциалом земли.
Показанное на фиг. 2 и 3 расположение компонентов коммутационного устройства показано на фиг. 4 на виде спереди по стрелке IV.
На фиг. 4 показаны приводной блок 36, переключательный блок 28 и контактный стык 24. Коммутационное устройство 22 имеет опору 48, которая служит для опоры переключательного блока 28. Как показано также на фиг. 2 и 3, переключательный блок 28 имеет кожух 50, который окружает пространство 52. Это пространство 52, в котором расположены по меньшей мере переключательные контакты 30, 32, электрически экранировано от других компонентов коммутационного устройства 22, таких как, в частности, приводной блок 36, соединительное приспособление 42 и опора 48. Направленная наружу поверхность кожуха 50 имеет при работе коммутационного устройства электрический потенциал относительно указанных компонентов, который допускает установку кожуха 50 на опоре 48.
Как показано также на фиг. 2 и 3, переключательный блок 28, соответственно его кожух 50, имеет удлиненную форму, при этом показано продольное направление 54 переключательного блока 28. В рассматриваемом примере выполнения продольное направление 54 соответствует направлению движения, в котором выполняется относительное движение переключательных контактов 30, 32 друг к другу между положением разъединения и контактным положением. Относительно продольного направления 54 переключательного блока 28 он, соответственно его кожух 50, расположен относительно опоры 48 в лежачем положении на ней.
Опора 48 выполнена в виде опорной плиты. Относительно нормального к опорной плоскости направления переключательный блок 28 и приводной блок 36 расположены над опорной плоскостью 56. Приводной блок 36 проходит в направлении, соответственно имеет компоненты (не изображены), которые расположены в этом направлении друг за другом, которое называется продольным направлением 58 приводного блока 36. Продольное направление 58 параллельно опорной плоскости 56 и продольному направлению 54 переключательного блока. Приводной блок 36 расположен сбоку рядом с переключательным блоком 28. При этом образующие приводной блок 26 приводные компоненты максимально примыкают к переключательному блоку 28, соответственно к его кожуху 50. При рассматривании в направлении 60, которое ориентировано параллельно опорной плоскости 56 и перпендикулярно продольному направлению 54 переключательного блока 28, имеется перекрывание между приводным блоком 36 и переключательным блоком 28.
Образованная опорой 48 опорная плоскость 56 является сплошной плоскостью, соответственно сплошной опорной поверхностью, которая служит для расположения переключательного блока 28 и приводного блока 36. Другими словами, переключательный блок 28 и согласованный с ним приводной блок 36 смонтированы на общей опоре 48, соответственно на общей опорной плоскости 56. Дополнительно к этому опора 48, соответственно опорная плоскость 56, служит для монтажа соединительного приспособления 42 и заземляющего разъединителя 46. За счет этого достигается расположение, при котором по меньшей мере приводной блок 36 и переключательный блок 28 расположены в одной плоскости. Дополнительно к этому соединительное приспособление 42 и заземляющий разъединитель 46 также расположены в этой плоскости, за счет чего достигается особенно плоская конструкция.
Кроме того, как показано на фиг. 2 и 3, коммутационное устройство 22 имеет блок 62 корпуса, который служит для размещения по меньшей мере переключательного блока 28 и приводного блока 36. В частности, блок 62 корпуса окружает пространство 64 корпуса, в котором расположены переключательный блок 28 и приводной блок 36. В рассматриваемом примере выполнения пространство 64 корпуса является непрерывным. Дополнительно к переключательному блоку 28 и приводному блоку 36 в пространстве 64 корпуса расположены соединительное приспособление 42 и заземляющий разъединитель 46. На фиг. 2 и 3 показано коммутационное устройство 22, в котором крышка 66 блока 62 корпуса (см. фиг. 4) не изображена для ясности.
Блок 62 корпуса имеет расположенное противоположно крышке 66 дно, которое выполнено в виде опорной плиты 68 и соответствует опоре 48. Поэтому опорная плита 68 образует опорную плоскость 56. Опорная плита 68 образует наружную поверхность 69 корпуса, которая ориентирована параллельно опорной плоскости 56.
Пространство 52, которое, как указывалось выше, окружено кожухом 50, соответствует части 70 пространства 64 корпуса, которая предусмотрена для переключательных контактов 30, 32 и для электрически соединенных с ними компонентов. Пространство 52, соответственно часть 70 пространства 64 корпуса, отделено от остальной части пространства 64 корпуса с помощью электрически изолирующего экрана 72. Эта часть 70 соединена с контактными стыками 24, 26 с помощью электрических соединений 74, 76, которые также электрически экранированы относительно своего непосредственного окружения.
Переключательный блок 28 расположен в пространстве 64 корпуса посередине относительно направления 60, соответственно ширины блока 62 корпуса. При этом при рассматривании в направлении 60 он расположен между приводным блоком 36 и заземляющим разъединителем 46.
На фиг. 4 дополнительно показан элемент 78 крыши транспортного средства, который покрывает внутреннее пространство 80 транспортного средства (см. также фиг. 1). Относительно вертикального направления 79 элемент 78 крыши транспортного средства расположен над внутренним пространством 80 транспортного средства. При этом элемент 78 крыши транспортного средства образует направленную вверх наружную поверхность транспортного средства 10. Коммутационное устройство 22 закреплено на элементе 78 крыши транспортного средства, а именно лежащим на этой наружной поверхности. При этом продольное направление коммутационного устройства 22, соответственно продольное направление блока 62 корпуса, которое соответствует продольному направлению 54 переключательного блока 28, ориентировано параллельно образованной элементом 78 крыши транспортного средства плоскости 82 крыши. Тем самым опорная плоскость 56 предусмотренной для переключательного блока 28 и приводного блока 36 опоры 48 параллельна плоскости 82 крыши и полу 84 и поэтому ориентирована горизонтально. Наружная поверхность 69 корпуса прилегает к плоскости 82 крыши. Как переключательный блок 28, так и приводной блок 36 коммутационного устройства 22 расположены снаружи внутреннего пространства 80 транспортного средства.
Коммутационное устройство 22 с его блоком 62 и его расположенными в пространстве 64 корпуса компонентами перед монтажом на или в транспортном средстве 10 предварительно изготавливается в виде конструктивного модуля. После его монтажа контактные стыки 24, 26, которые выступают из пространства 64 корпуса, соединяются с токоприемником, соответственно с приводным блоком 14 транспортного средства.
Положение переключения заземляющего разъединителя 46 может указываться с помощью приводимого в действие механически индикаторного блока, так что это положение переключения можно распознавать снаружи. Например, можно применять штангу, которая изнутри давит на гофрированный чехол и за счет этого указывает наружу положение переключения без необходимости открывания блока корпуса.
С помощью заземляющего разъединителя 46 можно, в частности, создавать соединение блока 62 корпуса с потенциалом земли, так что можно отказаться от обычных крышевых поручней или высоковольтных каркасов для требуемой защиты от соприкосновения.
Коммутационное устройство 22 можно монтировать в других местах установки в транспортном средстве 10, таких как, например, крышевые вуты, в зоне под полом или в техническом пространстве.