CN102535280B - 一种混合动力钢轨打磨车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混合动力钢轨打磨车，应用于大型轨道工程领域具有混合动力的钢轨打磨列车作业，钢轨打磨车包括：内燃机驱动动力车、电力驱动动力车和一节以上的拖车，拖车上安装有打磨装置，混合动力钢轨打磨车在有电区或隧道区间工作时通过电力驱动动力车的受电弓从接触网取电，经过变压器降压，并经过变流器整流、逆变成三相变频变压的交流电，为牵引电机和打磨装置提供所需的动力；混合动力钢轨打磨车在无电区切换到内燃机发电机组合模式，为混合动力钢轨打磨车的走行和打磨装置提供所需的动力。本发明解决了现有打磨车作业和燃烧效率低、排放污染严重，以及使用和维护成本高的技术问题，使打磨车在有、无电区和隧道区实现全路段无缝作业。

Description

一种混合动力钢轨打磨车

技术领域

本发明涉及一种应用于铁路工程领域的养路车辆，尤其是一种应用于大型轨道工程领域具有混合动力的钢轨打磨列车。

背景技术

现今在国内外的钢轨打磨车上都采用的是由内燃机-发电机组为整车提供动力来源，以内燃机作为动力源的车辆在作业过程中特别是在隧道作业过程中，大量的有毒气体和粉尘对作业人员的身体健康带来很大的伤害，所排的废气和打磨粉尘也很难排出隧道，严重时会使发动机停机，降低作业效率；另外石油资源日益短缺且价格逐年攀升，使使用成本大幅增加。

现有钢轨打磨车的内燃机采用柴油机作为动力源，主要存在以下方面的技术问题：

1、柴油机所排废气会造成发动机过热，严重时造成发动机停机，降低了作业效率。

2、柴油机废气的排放对空气造成污染，特别是在隧道等封闭环境作业时严重危害作业人员的生命健康安全。

3、另外柴油机在工作过程中柴油燃烧效率低，燃烧率只有40％左右，且石油是不可再生资源，现在变得日益稀缺，价格逐年大幅攀升，导致打磨车使用成本不断增加。

发明内容

本发明的目的是提供一种混合动力钢轨打磨车装置，该装置解决了现有钢轨打磨车作业效率低、排放污染严重、燃烧效率低，以及使用和维护成本高的技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明具体提供了一种混合动力钢轨打磨车的技术实现方案，一种混合动力钢轨打磨车，包括：内燃机驱动动力车、电力驱动动力车和一节以上的拖车，拖车上安装有打磨装置，混合动力钢轨打磨车在有电区或隧道区间工作时，通过电力驱动动力车的受电弓从接触网取电，经过变压器降压，并经过变流器整流、逆变成三相变频变压的交流电，为牵引电机和打磨装置提供所需的动力；混合动力钢轨打磨车在无电区工作时，切换到内燃机发电机组合模式，为混合动力钢轨打磨车的走行和打磨装置提供所需的动力。

作为本发明一种混合动力钢轨打磨车技术方案的进一步改进，内燃机驱动动力车和/或电力驱动动力车上设置有打磨装置，打磨装置设置在内燃机驱动动力车和/或电力驱动动力车车体的底部。

作为本发明一种混合动力钢轨打磨车技术方案的进一步改进，内燃机驱动动力车包括第一内燃机驱动动力车和第二内燃机驱动动力车，第一内燃机驱动动力车、拖车、电力驱动动力车和第二内燃机驱动动力车依次连接。

作为本发明一种混合动力钢轨打磨车技术方案的进一步改进，电力驱动动力车上的变压器包括辅助隔离变压器、主隔离变压器和主变压器，电力驱动动力车上的变流器包括主变流器和辅助变流器，电力驱动动力车还包括转向架、车体组成、消防水系统、打磨液压系统、牵引电机通风机、开关柜、集尘器、空压机组装区、车体通风系统、卫生间和制动机组装区，转向架和消防水系统设置在车体组成的底部，打磨液压系统、牵引电机通风机、开关柜、集尘器、空压机组装区、车体通风系统、卫生间和制动机组装区设置在车体组成的内部。

作为本发明一种混合动力钢轨打磨车技术方案的进一步改进，在电力驱动动力车的车体组成的相对前部和后部均设置有牵引电机通风机，两套车体通风系统相对地设置在车体组成相对前部的两侧壁。

作为本发明一种混合动力钢轨打磨车技术方案的进一步改进，在车体组成的相对前部和后部的牵引电机通风机之间依次设置有车体通风系统、空压机组装区、集尘器、主变压器、主变流器、辅助隔离变压器、开关柜、辅助变流器和主隔离变压器。

作为本发明一种混合动力钢轨打磨车技术方案的进一步改进，在有电或隧道区间电力驱动动力车通过受电弓从25KV接触网受电，经过降压、整流和逆变后，再经电力驱动动力车上的开关柜分成三路供电线路，一路用于走行系统，另一路用于打磨作业系统，再一路用于辅助供电系统；混合动力钢轨打磨车的供电系统通过两根联络线分别连接到内燃机驱动动力车和电力驱动动力车的联络开关，供电系统通过联络开关进行切换，在接触网有电时切换到电力驱动动力车的变流器端，在接触网无电时切换到内燃机驱动动力车的内燃发电机端，启动内燃发电机组供电。

作为本发明一种混合动力钢轨打磨车技术方案的进一步改进，电力驱动动力车上的主变流器包括牵引变流器和打磨变流器，牵引变流器控制四台牵引电机，牵引变流器向牵引电机输出变频变压的交流电，输出交流电的电压等级为1400V，频率在0--200Hz之间可调；牵引电机工作在PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)波形供电模式。

作为本发明一种混合动力钢轨打磨车技术方案的进一步改进，打磨变流器分别控制两台以上的打磨电动机和一台以上的液压泵电动机，打磨电动机分别以380V电压和60Hz频率依次启动，全部启动完成后再过渡到600V电压和120Hz频率的长期工作模式；打磨电动机工作在PWM波形供电模式。

作为本发明一种混合动力钢轨打磨车技术方案的进一步改进，辅助变流器为混合动力钢轨打磨车上包括的空压机、干燥器、空调器、电暖器、冷却风机、除尘风机和排风机在内的辅助设备供电。

通过实施上述本发明一种混合动力钢轨打磨车的技术方案，具有以下技术效果：

1、本发明具有混合动力源，既可以通过自身的内燃机取电，也可以从接触网直接取电；

2、本发明采用交流电机调速+减速齿轮箱的动力驱动模式，又可以工作于通过内燃机为动力源的液压驱动模式，使打磨车在有电区、无电区、隧道区实现全路段的无缝作业；

3、本发明既满足环保要求又提高了钢轨打磨车的工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明混合动力钢轨打磨车一种具体实施方式的结构组成示意图；

图2是本发明混合动力钢轨打磨车一种具体实施方式第一内燃机驱动动力车的结构示意图；

图3是本发明混合动力钢轨打磨车一种具体实施方式拖车的结构示意图；

图4是本发明混合动力钢轨打磨车一种具体实施方式电力驱动动力车的结构示意图；

图5是本发明混合动力钢轨打磨车一种具体实施方式第二内燃机驱动动力车的结构示意图；

图6是本发明混合动力钢轨打磨车一种具体实施方式的电气连接结构示意图；

图7是本发明混合动力钢轨打磨车一种具体实施方式电力驱动动力车的结构示意主视图；

图8是本发明混合动力钢轨打磨车一种具体实施方式电力驱动动力车的结构示意俯视图；

图中：1-电力驱动动力车，2-第一内燃机驱动动力车，3-第二内燃机驱动动力车，4-拖车，101-转向架，102-车体组成，103-消防水系统，104-打磨装置，105-打磨液压系统，106-牵引电机通风机，107-开关柜，108-辅助隔离变压器，109-主隔离变压器，110-主变压器，111-集尘器，112-空压机组装区，113-车体通风系统，114-卫生间，115-制动机组装区，116-主变流器，117-辅助变流器，118-受电弓，119-牵引电机，120-侧壁。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如附图1至附图8中所示，给出了本发明一种混合动力钢轨打磨车的具体实施例，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如附图1所示的一种混合动力钢轨打磨车的具体实施方式，包括：内燃机驱动动力车、电力驱动动力车1和一节以上的一系列拖车4的编组。在内燃机驱动动力车上安装有内燃发电机组，在无电区间通过液压泵驱动马达(液压泵电动机)，提供走行动力，同时内燃发电机组也为打磨电动机提供动力。拖车4上安装有打磨装置104，混合动力钢轨打磨车在有电区或隧道区间工作时，通过安装在电力驱动动力车1顶部的受电弓118从接触网取电，经过变压器降压，并经过变流器整流、逆变成三相变频变压的交流电，为牵引电机119和打磨装置104提供所需的动力；混合动力钢轨打磨车在通过无电区时，切换到内燃机发电机组合模式，为混合动力钢轨打磨车的走行和打磨装置104提供所需的动力。在内燃机驱动动力车和/或电力驱动动力车1上也可以进一步设置有打磨装置104，打磨装置104设置在内燃机驱动动力车和/或电力驱动动力车1车体的底部。作为一种典型的实施方式，附图1中所示的混合动力钢轨打磨车的内燃机驱动动力车包括第一内燃机驱动动力车2和第二内燃机驱动动力车3两节车厢，分别位于混合动力钢轨打磨车的头部和尾部。第一内燃机驱动动力车2、拖车4、电力驱动动力车1和第二内燃机驱动动力车3依次连接。拖车4上除了设置有打磨装置104外，还起到了连接第一内燃机驱动动力车2和电力驱动动力车1，以及扩展工作和生活设施的作用。其中，第一内燃机驱动动力车2、拖车4、电力驱动动力车1和第二内燃机驱动动力车3的结构组成如附图2至附图5所示。混合动力钢轨打磨车具有多动力源，即电力驱动模式和内燃发电机组的液压驱动模式，两动力之间可以进行交互使用。混合动力钢轨打磨车在有电区或隧道区间工作时，通过受电弓118从25KV接触网取电，经过变压器降压，变流器整流、逆变成三相变频变压的交流电，为牵引电机119和打磨装置104提供所需动力；混合动力钢轨打磨车在通过无电区时，切换到内燃机发电机组合模式，为打磨车提供走行和打磨所需的动力。

如附图7和8所示，电力驱动动力车1上的变压器进一步包括辅助隔离变压器108、主隔离变压器109和主变压器110，电力驱动动力车1上的变流器包括主变流器116和辅助变流器117，电力驱动动力车1还包括转向架101、车体组成102、消防水系统103、打磨液压系统105、牵引电机通风机106、开关柜107、集尘器111、空压机组装区112、车体通风系统113、卫生间114和制动机组装区115，转向架101和消防水系统103设置在车体组成102的底部，打磨液压系统105、牵引电机通风机106、开关柜107、集尘器111、空压机组装区112、车体通风系统113、卫生间114和制动机组装区115设置在车体组成102的内部。两台牵引电机通风机106进一步设置在电力驱动动力车1的车体组成102的相对前部和后部，两套车体通风系统113相对地设置在车体组成102相对前部的两侧壁120。在车体组成102的相对前部和后部的牵引电机通风机106之间依次设置有车体通风系统113、空压机组装区112、集尘器111、主变压器110、主变流器116、辅助隔离变压器108、开关柜107、辅助变流器117和主隔离变压器109。

如附图6所示，高压系统(包括受电弓118和断路器等)、主变压器110、主变流器116、辅助变流器117、主隔离变压器109、辅助隔离变压器108、滤波电抗器和牵引电机119及其它相关设备组成了混合动力钢轨打磨车的电力驱动动力系统。在有电或隧道区间电力驱动动力车通过受电弓118从25KV接触网受电，经过降压、整流和逆变后，再经电力驱动动力车1上的开关柜107分成三路供电线路，一路用于走行系统，另一路用于打磨作业系统，再一路用于辅助供电系统。混合动力钢轨打磨车的供电系统通过两根联络线分别连接到内燃机驱动动力车和电力驱动动力车1的联络开关。其中一根联络线同时连接到第一内燃机驱动动力车2和第二内燃机驱动动力车3的联络开关，另一根联络线连接到电力驱动动力车1的联络开关。供电系统通过联络开关进行切换，在接触网有电时切换到电力驱动动力车1的变流器端，在接触网无电时切换到内燃机驱动动力车的内燃发电机端，启动内燃发电机组供电。其中，内燃发电机组采用柴油发电机组。

受电弓、避雷器、断路器和变压器组成网侧高压系统，均采用电力机车的成熟部件，高压变压器的绕组个数和电压等级、电流范围满足变流系统的需求；牵引变流器、打磨变流器、辅助变流器组成变流系统；牵引电机119、打磨电动机和液压泵电动机组成电机系统。

电力驱动动力车1上的主变流器116进一步包括牵引变流器和打磨变流器，牵引变流器控制4台牵引电机119，牵引变流器向牵引电机119输出变频变压的交流电，输出交流电的电压等级为1400V，频率在0--200Hz之间可调；牵引电机119可在PWM波形供电电源模式下正常工作。牵引电机119能够满足高速牵引时的功率和打磨工作状态时低恒速的力矩要求，其结构尺寸与齿轮箱和转向架相匹配。

打磨变流器分别控制48台的打磨电动机和3台以上的液压泵电动机，打磨电动机采用22KW电动机，液压泵电动机采用37KW电动机，电压输出等级交流600V频率60--120Hz可调；打磨电动机分别以380V电压和60Hz频率依次启动，全部启动完成后再过渡到600V电压和120Hz频率的长期工作模式；打磨电动机可在PWM波形供电电源模式下正常工作。打磨电动机的选取需要满足在打磨砂轮要求的转速下长期工作，在电动机选型时考虑不仅承受径向力，同时还承受轴向力这一因素。

辅助变流器117为混合动力钢轨打磨车上包括的空压机、干燥器、空调器、电暖器、冷却风机、除尘风机和排风机在内的辅助设备供电。辅助设备的供电要求是输出交流正弦50Hz，三相380V/220V电压，输出容量按200KVA考虑。整车的照明和控制电源采用直流24V供电。

本发明具体实施方式所描述的混合动力钢轨打磨车在电气化铁道上从25KV的接触网取电为打磨车作业和走行提供动力；通过转换开关切换到车辆上的内燃发电机组模式，为打磨车作业和走行提供动力；采用电力驱动和内燃发电机组驱动两种方式自由切换的控制方法；打磨电动机采用在电力驱动下的低恒速打磨和变频器驱动技术。因此，混合动力钢轨打磨车具有混合动力源，既可以从接触网直接取电，从而采用交流电机调速+减速齿轮箱的动力驱动模式，又可以采用内燃机为动力源的液压驱动模式，使钢轨打磨车在有电区、无电区、隧道区的全路段实现无缝作业，既满足环保要求又提高了打磨效率。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种混合动力钢轨打磨车，其特征在于，包括：内燃机驱动动力车、电力驱动动力车（1）和一节以上的拖车（4），所述的拖车（4）上安装有打磨装置（104），所述的混合动力钢轨打磨车在有电区或隧道区间工作时，通过电力驱动动力车（1）的受电弓（118）从接触网取电，经过变压器降压，并经过变流器整流、逆变成三相变频变压的交流电，为牵引电机（119）和打磨装置（104）提供所需的动力；混合动力钢轨打磨车在无电区工作时，切换到内燃机发电机组合模式，为混合动力钢轨打磨车的走行和打磨装置（104）提供所需的动力。

2.根据权利要求1所述的一种混合动力钢轨打磨车，其特征在于：所述的内燃机驱动动力车和/或电力驱动动力车（1）上设置有打磨装置（104），所述的打磨装置（104）设置在内燃机驱动动力车和/或电力驱动动力车（1）车体的底部。

3.根据权利要求1或2所述的一种混合动力钢轨打磨车，其特征在于：所述的内燃机驱动动力车包括第一内燃机驱动动力车（2）和第二内燃机驱动动力车（3），所述的第一内燃机驱动动力车（2）、拖车（4）、电力驱动动力车（1）和第二内燃机驱动动力车（3）依次连接。

4.根据权利要求3所述的一种混合动力钢轨打磨车，其特征在于：电力驱动动力车（1）上的变压器包括辅助隔离变压器（108）、主隔离变压器（109）和主变压器（110），电力驱动动力车（1）上的变流器包括主变流器（116）和辅助变流器（117），所述的电力驱动动力车（1）还包括转向架（101）、车体组成（102）、消防水系统（103）、打磨液压系统（105）、牵引电机通风机（106）、开关柜（107）、集尘器（111）、空压机组装区（112）、车体通风系统（113）、卫生间（114）和制动机组装区（115），所述的转向架（101）和消防水系统（103）设置在车体组成（102）的底部，所述的打磨液压系统（105）、牵引电机通风机（106）、开关柜（107）、集尘器（111）、空压机组装区（112）、车体通风系统（113）、卫生间（114）和制动机组装区（115）设置在车体组成（102）的内部。

5.根据权利要求4所述的一种混合动力钢轨打磨车，其特征在于：在所述电力驱动动力车（1）的车体组成（102）的相对前部和后部均设置有牵引电机通风机（106），两套车体通风系统（113）相对地设置在车体组成（102）相对前部的两侧壁（120）。

6.根据权利要求5所述的一种混合动力钢轨打磨车，其特征在于：在所述车体组成（102）的相对前部和后部的牵引电机通风机（106）之间依次设置有车体通风系统（113）、空压机组装区（112）、集尘器（111）、主变压器（110）、主变流器（116）、辅助隔离变压器（108）、开关柜（107）、辅助变流器（117）和主隔离变压器（109）。

7.根据权利要求4、5、6中任一权利要求所述的一种混合动力钢轨打磨车，其特征在于：在有电或隧道区间电力驱动动力车通过受电弓（118）从25KV接触网受电，经过降压、整流和逆变后，再经电力驱动动力车（1）上的开关柜（107）分成三路供电线路，一路用于走行系统，另一路用于打磨作业系统，再一路用于辅助供电系统；混合动力钢轨打磨车的供电系统通过两根联络线分别连接到内燃机驱动动力车和电力驱动动力车（1）的联络开关，供电系统通过联络开关进行切换，在接触网有电时切换到电力驱动动力车（1）的变流器端，在接触网无电时切换到内燃机驱动动力车的内燃发电机端，启动内燃发电机组供电。

8.根据权利要求7所述的一种混合动力钢轨打磨车，其特征在于：电力驱动动力车（1）上的主变流器（116）包括牵引变流器和打磨变流器，所述的牵引变流器控制四台牵引电机（119），牵引变流器向牵引电机（119）输出变频变压的交流电，输出交流电的电压等级为1400V，频率在0--200Hz之间可调；所述的牵引电机（119）工作在脉宽调制PWM波形供电模式。

9.根据权利要求8所述的一种混合动力钢轨打磨车，其特征在于：所述的打磨变流器分别控制两台以上的打磨电动机和一台以上的液压泵电动机，所述打磨电动机分别以380V电压和60Hz频率依次启动，全部启动完成后再过渡到600V电压和120Hz频率的长期工作模式；所述的打磨电动机工作在PWM波形供电模式。

10.根据权利要求8或9所述的一种混合动力钢轨打磨车，其特征在于：所述辅助变流器（117）为混合动力钢轨打磨车上包括的空压机、干燥器、空调器、电暖器、冷却风机、除尘风机和排风机在内的辅助设备供电。

Images