CN104884320A - 用于轨道车辆的供电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于轨道车辆(2)的供电装置(8，8a-e)，所述轨道车辆包括至少一个被驱动的车厢(4)，所述供电装置具有中间回路(16)、制动系统(26)和用于用工作能量供给制动系统(26)的能量供给系统。为了改进用于安全的电动制动的边界条件而提出，能量供给系统包含至少两个设置在中间回路(16)上的用于被驱动的车厢的能量供给单元(22a-c)，以对制动系统进行冗余的能量供给。

Description

用于轨道车辆的供电装置
技术领域
本发明涉及一种用于轨道车辆的供电装置，所述轨道车辆包括至少一个被驱动的车厢，所述供电装置具有中间回路、制动系统和用于用工作能量供给制动系统的能量供给系统。
背景技术
在轨道车辆中，通常在两种制动类型、即工作制动和也称作快速制动或危急制动的紧急制动之间有所区别。在工作制动用于列车的速度减小的同时，由紧急制动更严格地要求，确保乘客、人员和第三方的尽可能大的安全性。在工作制动中，优选地使用电动制动器，其中制动力通过轨道车辆的电动发动机产生。在制动期间由发动机以发电机的方式产生的电能要么经由电阻转换成热量、输送给辅助设备、要么引回到电网中。
除了电动制动器之外，列车通常具有完整的摩擦制动器，其中以气动的、液压的和/或机械的方式实现制动效果。对此的原因在于电动制动器相对于机械制动器的过低的故障安全性，使得对于足够的制动安全性而言即使在紧急情况下也不弃用摩擦制动器。然而这意味着，列车的发动机车厢具有两个完整的制动单元，即摩擦制动器和电机致动器。两个制动单元具有不同的优点。在摩擦制动器在紧急制动的情况下确保更大的安全性的同时，发电机的致动器具有经济优点。因此，例如在制动衬片和制动盘中不出现磨损并且能够使用重新获得的能量进而能够减少列车的总耗电。
发明内容
因此，本发明的目的是，改进用于安全的电动制动的边界条件。
所述目的通过在开始提及类型的供电装置来实现，其中根据本发明能量供给系统包含至少两个设置在中间回路上的用于被驱动的车厢的能量供给单元以对制动系统进行冗余的能量供给。
本发明基于下述考虑：为了电动制动器的故障安全的运行，需要制动系统的安全的车载电网供给。通过车载电网供给用能量供给制动系统，所述制动系统例如包含用于功率组件的控制装置和调控装置以及冷却设备，所述功率组件是对于电动制动所必需的。附加地，在借助异步技术实现安全的电动制动的情况下，仍能够安全地用能量来供给中间回路再充电设备，以便因此在中间回路中安全地提供用于异步机的退磁(Aufmagnetiesierung)的能量。
上述设备中的一些设备连接到交流列车母线上。所述列车母线能够经由能量供给系统从中间回路用工作电压供给。但是，也可能的是，所述设备或制动系统直接经由能量供给单元用工作能量供给。通过制动系统通过两个能量供给单元要么直接地要么经由交流列车母线进行冗余的能量供给，制动系统的供电的安全性能够借助其对于电动制动所必需的设备在如对于用于即使在没有故障安全的机械制动器的情况下也执行紧急制动的电动制动系统所需要的那样的程度提高。
尤其在地铁领域中，电动制动系统在整个行驶速度范围之内能够产生足够大的制动力矩，以便也实现紧急制动。通过本发明，借助安全的供电能够提供边界条件，借助所述边界条件实现电动制动器的足够高的运行安全性。为了将列车制动，因此，能够弃用机械制动系统。
有利地，交流列车母线的冗余的能量供给通过两个能量供给单元从中间回路进行。能量供给单元适当地设置在中间回路和交流列车母线之间。
此外，有利的是，两个能量供给单元中的每个能量供给单元制备并且设计成用于对制动系统和/或交流列车母线进行单独的能量供给。如果一个能量供给单元例如由于故障失效，那么两个能量供给单元中的另一个能量供给单元能够要么直接地、要么经由交流列车母线单独地供给制动系统，使得至少对于紧急制动所必需的所有设备足够地用电流、例如工作电压供给。当然，也可能的是，设有多于两个的能量供给单元，所述能量供给单元分别用能量供给制动系统和/或交流列车母线。
供电装置是用于轨道车辆的供电装置，因此，所述供电装置制备用于，将轨道车辆的运行设备用工作能量供给，尤其是驱动系统、制动系统以及适当地全部其他的间接地或直接地由轨道车辆的中间回路用能量供给的设备。因此，供电装置设为用于安装到轨道车辆中。适当地，供电装置至少部分地设置在被驱动的车厢中。在此，尤其两个能量供给单元有利地设置在被驱动的车厢中。
制动系统适当地包括制动冷却单元和/或制动风扇，尤其是所有必须用能量供给的设备，以便能够无损坏地执行紧急制动，必要时除驱动发动机本身之外。输入整流器能够在输入侧直接与车载电网的电网电压连接。中间回路适当地是牵引中间回路，所述牵引中间回路尤其经由发动机逆变器用驱动能量来供给被驱动的车厢。轨道车辆除了交流列车母线之外也能够具有直流列车母线，所述直流列车母线适当地由交流列车母线馈送。有利地，从直流列车母线用能量供给轨道车辆的车载电网。
在本发明的一个有利的实施方式中，供电装置具有至少两个用于被驱动的车厢的输入整流器以将能量供给中间回路。如果输入整流器或两个能量供给单元中的一个能量供给单元失效，那么通过交流列车母线经由两个输入整流器进行冗余的馈送能够确保，制动组件始终保持用电流供给。
适当地，两个输入整流器分别设计成用于用能量供给中间回路、尤其是整个中间回路。因此，两个输入整理器中的每个输入整流器制备用于，在其它输入整流器失效的情况下也用足够的能量供给中间回路，使得至少对于紧急制动所必需的运行设备为了导入并且在制动期间可靠地用工作电压供给。
制动系统能够经由制动回路为了用能量供给制动系统的设备而连接到能量供给单元上。制动回路能够是交流列车母线或自身的制动回路，所述自身的制动回路附加于交流列车母线存在并且能够与其并行地由能量供给单元馈送。制动回路能够是唯一的、连续的回路或者具有多个回路区段，所述回路区段也能够并联连接，使得一个制动回路区段用工作能量供给制动设备的第一部分并且另一个制动回路区段用工作能量供给制动设备的第二部分。
本发明的一个有利的实施方式提出，供电装置具有交流列车母线，通过所述交流列车母线用工作能量供给制动系统，其中第二能量供给单元构成为用于对交流列车母线进行冗余的能量供给。
此外，有利的是，中间回路同样以冗余的方式存在。对此，中间回路适当地能够具有至少两个区段，这两个区段都制备用于用电流馈送交流列车母线。对此，适当地，这两个区段中的每个区段都经由自身的能量供给单元与交流列车母线连接。如果中间回路的一个区段失效，那么交流列车母线尽管如此仍能够继续可靠地用电流供给。对此，有利的是，两个能量供给单元分别与中间回路的自身的区段相关联并且两个区段是彼此分离的并且经由能量供给单元用于对交流列车母线进行冗余的能量供给。有利地，两个区段分别由自身的输入整流器馈送。
本发明的另一个有利的实施变型形式提出，每个输入整流器仅馈送区段中的一个区段。就此而言，供电装置能够划分成具有各一个中间回路区段和能量供给单元的两个相同的部分，其中每个部分能够在设计和功率方面是等价的，并且能够相互替换。在常规的运行期间，每个区段都对被驱动的车厢的驱动器的适当相同的部分和各一个能量供给单元进行馈送，所述能量供给单元在其功率方面适当地构成为是相同的。
此外，有利的是，供电装置具有两个用于被驱动的车厢的输入整流器以相应地用能量供给整个中间回路并且还具有开关机构以将两个输入整流器与至少一个能量供给单元连接以用于其能量供给。以所述方式，所述能量供给单元能够由两个输入整流器馈送，使得所述能量供给单元能够持续地用能量供给交流列车母线，即使在一个输入整流器失效的情况下也如此。
为了实现供电的非常高的安全性，有利的是，能够将交流列车母线根据运行情况以不同的运行模式供给。在一个运行模式中，中间回路的两个区段彼此连接并且由两个输入整流器馈送。如果一个输入整流器失效，那么剩余的输入整流器馈送整个中间回路。
根据输入整流器的现有的功率，能够适宜的是，将两个区段彼此分开，使得在一个输入整流器失效的情况下，例如在由该输入整流器造成的中间回路短路的情况下，仅还存在运行的区段。对此，开关机构适当地制备成用于将中间回路分成两个区段，所述两个区段彼此分开并且分别由自身的输入整流器馈送并且这两个区段分别具有自身的能量供给单元以将能量馈入到交流列车母线中。
另一个运行模式提出，两个区段虽然是分开的，然而两个能量供给单元能够由两个输入整流器中的至少一个输入整流器馈送。如果另一个输入整流器失效，那么其区段也失效并且被驱动的车厢的悬挂在区段上的行驶发动机也是准备好驱动的，所述区段由剩余的输入整流器馈送。悬挂在另一个区段上的行驶发动机(在任何涉及驱动的情况下)停机。当然，适当地，两个能量供给单元与剩余的输入整流器连接并且两个能量供给单元能够用足够的能量供给交流列车母线。对此，开关机构否则在分开的区段中设为用于将两个能量供给单元与两个输入整流器中的至少一个输入整流器连接。
在本发明的另一个有利的实施方式中，两个能量供给单元具有不同的功率。在此，功率较强的能量供给单元能够制备用于常规运行，所述能量供给单元在常规运行中单独地馈送交流列车母线。较弱的能量供给单元能够用于紧急运行。尤其，所述较弱的能量供给单元在较强的能量供给单元失效的情况下连接到交流列车母线上。对此，开关机构适当地设为用于，将较弱的能量供给单元连接到两个输入整流器上，要么单独地、要么共同地连接到两个输入整流器上。因此，具有较低的功率的能量供给单元能够与两个输入整流器连接并且较强的能量供给单元在常规运行中设计成并且制备成用于对交流列车母线进行单独的能量供给。
对于紧急制动所必需的运行设备的供电的安全性在下述情况下能够继续提高：供电装置具有直流电流源，所述直流电流源与至少一个能量供给单元连接或者能够与至少一个能量供给单元连接并且设计成用于，经由能量供给单元用能量供给交流列车母线。直流电流源适当地不具有中间回路，即至少暂时地与通过中间回路的供给无关。直流电流源适当地为直流电流蓄电器并且能够是电池或直流列车引线。适当地，在本发明的所述实施方式中，两个能量供给单元设计成具有不同的功率并且直流电流源与较弱的能量供给单元连接。
为了用电动制动器将列车制动，使用行驶发动机来产生制动力矩。在此，然而有利的是，不被驱动的车厢也有助于制动并且能够产生自身的制动力矩。在此，然而未被驱动的车厢的制动设备也可靠地用工作电压供给。列车的不被驱动的车厢通常也经由直流列车母线用工作电压供给。其能够由交流列车母线经由相应的可控的逆变器或直接由输入整流器馈送。
就此而言，本发明意在用于轨道车辆的供电装置，所述轨道车辆包括多个不被驱动的车厢，所述供电装置具有直流列车母线和用于将电能馈入到直流列车母线中的能量供给系统。提出，能量供给系统根据本发明包含至少两个能量供给单元以对直流列车母线进行冗余的能量供给。当一个能量供给单元由于故障应失效时，不被驱动的车厢的制动设备能够通过所述冗余的能量供给可靠地用工作电压供给。
能量供给单元能够分别包括受控的逆变器，所述逆变器连接到交流列车母线和直流列车母线之间。
如果轨道车辆无意地在行驶期间分离，那么轨道车辆的不被驱动的车厢也应该保持是能制动的。对此，有利的是，馈送直流列车母线的能量供给单元设置在列车的不同的车厢中。尤其有利的是设置在列车前端和列车尾端上，即设置在轨道车辆的第一车厢和最后的车厢中，使得在列车分离时，直流列车母线的两个区段可靠地用工作电压供给。
为了在无意的多次的列车分离的情况下也确保列车的每个车厢的可靠的供电，有利的是，轨道车辆的多个直接依次设置的车厢、尤其每个车厢、即整个列车具有用于对直流列车母线进行能量供给的能量供给单元。
尤其在多次列车分离的情况下，能够出现，分离开的列车部分不具有与车载电网电压的连接。从外部馈送直流列车母线是不可能的。为了在这种情况下也维持制动设备的可靠的供电，有利的是，具有附加于能量供给单元的直流电流源，所述直流电流源制备用于馈送直流列车母线。附加的直流电流源能够由中间回路水平的直流总线馈送或者是可充电的直流电流蓄电器，如电池。有利地，直流电流蓄电器设为用于馈送无驱动的车厢中的直流列车母线。
此外，有利的是，直流电流蓄电器是馈送直流列车母线的能量供给单元的一部分。
此外，有利的是，至少一些、尤其全部馈送直流列车母线的能量供给单元分别具有至少一个、适当地至少两个直流电流蓄电器。所述直流电流蓄电器能够是可充电的电池，所述电池由相应的能量供给单元由充电电流供给。
有利地，供电装置包括交流列车母线。能量供给单元能够通过并联电路连接到所述交流列车母线上。交流列车母线也能够连接到两个能量供给单元上。以这种方式，制动系统的能量供给能够经由列车母线进行。替选地或附加地，能够存在交流线路，所述交流线路通过至少一个能量供给单元和/或其他的能量供给单元馈送，并且通过所述交流线路用工作能量馈送制动系统。尤其可能的是，提供用于对制动系统进行供电的其他的冗余，即借助于附加的交流线路，或者制动系统的冗余的供电仅经由交流线路引导。
附加地，能够存在交流线路，所述交流线路通过至少一个能量供给单元和/或其他的能量供给单元馈送，并且通过所述交流线路用工作能量馈送制动系统。
适当地，多个能量供给单元并联地连接到交流线路上。在此，通常测量所连接的能量供给单元的额定功率，使得交流线路的供给也能够由仅一个能量供给单元维持。这例如能够在一个能量供给单元失效的情况下是必需的。适当地，在所述运行情况下，所有连接到交流线路上的运行设备充分地用电流或工作电压供给。
交流线路与交流列车母线是物理上不同的并且能够经由一个或多个为所述目的存在的开关机构与其连接和分离。
为了更进一步地提高供电的安全性，也能够设有多个交流线路以供给制动系统。适当地，至少一个能量供给单元和/或其他的能量供给单元连接到每个交流线路上。因此，根据构造，一方面制动系统在交流列车母线故障的情况下或在交流列车母线的电压电势降到低于所要求的额定电势的情况下还经由交流线路用工作能量供给。这种下降例如能够通过连接于交流列车母线上的消耗器中的未关断的接地或短路造成。另一方面，能够在中断交流线路的馈送的情况下，此外经由交流列车母线能够确保制动系统的安全的能量供给。馈送的中断例如能够通过能量供给单元的或通常连接于能量供给单元并且制备用于其供电的输入整流器的或其他适当的用于馈送交流线路的电流源的故障维持。
在一个有利的实施变型形式中，交流线路的馈送从两个能量供给单元中进行，所述能量供给单元经由并联电路连接于交流线路。在两个能量供给单元中的一个能量供给单元故障的情况下，交流线路的馈送能够由其他的能量供给单元维持。当然，也可能的是，为所述目的设有多于两个的能量供给单元。
供电装置有利地通过下述方式改进：多个交流线路构成为用于对制动系统进行供给。交流线路用工作能量的供给在此适当地经由两个能量供给单元进行，所述能量供给单元能够以并联电路连接于交流线路。
在本发明的另一个有利的设计方案中提出，用于馈送交流列车母线的两个能量供给单元连接于各一个或唯一的输入整流器上。优选地，设有其他的能量供给单元以供给另一个交流线路并且连接于两个其他的能量供给单元中的一个或两个上。
在本发明的另一个改进方案中，其他的能量供给单元也能够连接于多于一个的输入整流器上。在此，有利地测量其他的能量供给单元的额定功率，使得运行设备用工作电压的供给至少对于紧急运行即使在两个其他的能量供给单元失效的情况下也得到确保。其他的交流线路在此能够是无耦联的，即构成为至少暂时与交流列车母线在物理上分离。有利地，装置包括开关机构，所述开关机构构成为用于将其他的交流线路与制动系统连接和分离。
在干扰情况下，尤其能够出现列车的单次或多次分离和/或输入整流器与车载电网电压分离。能量供给单元的进而交流列车母线和交流线路从外部的例如经由车载电网的馈送因此不再是可能的。为了在这种情况下保证用工作能量安全地供给制动系统，有利的是，经由直流电流源馈送交流线路的至少一个能量供给单元。所述直流电流源例如能够构成为电池。
直流电流源能够无中间回路地、即至少与供电装置的中间回路暂时物理分离地设置。在此，交流线路能够至少暂时与交流列车母线物理分离。此外，交流线路能够与其他的交流线路并联地构成。有利地，装置包括开关机构，所述开关机构构成为用于将交流线路与制动系统连接或分离。
根据本发明的一个优选的实施方式，制动系统的运行设备、例如制动冷却单元和制动风扇冗余地构成。在此，各个运行设备有利地以一个类型构成，使得在相同类型的一个或多个运行设备失效的情况下也确保安全的制动。
此外提出，每个冗余地构成的运行设备具有一个或多个交流引线。在此，交流引线有利地构成为用于将制动设备连接到制动系统的能量供给装置上。通常，将交流引线连接到交流线路上。在实施变型形式中提出有利地设有多于一个的交流线路，也能够将交流引线连接到多于一个唯一的交流线路上。
适当地，每个运行设备能够经由开关机构与制动系统的能量供给装置连接和/或分离。开关机构在此能够设置在交流线路和交流引线之间。以所述方式，能够将故障的运行设备与能量供给装置分离，以便防止能量供给装置的电压电势减小到不足以安全地供给制动系统的水平上。
制动系统的能量供给装置的无关性、无反作用和可用性能够通过连接在运行设备的交流引线和交流线路之间的根据本发明有利的实施变型形式来进一步提高。
在本发明的一个有利的改进方案中，每个运行设备都具有多个交流引线。适当地，交流引线的数量相应于交流线路的数量。在此，每个交流引线能够连接于一个交流线路和交流线路中的仅一个交流线路。
另一个有利的实施变型形式提出，冗余地构成的运行设备分成设备组、即全部运行设备的集合的子集。适当地，在每个设备组中存在一种类型的各至少一个设备、即例如各一个制动风扇和制动冷却设备。有利地，每个设备组由唯一的交流线路馈送。在此，设备组的数量相应于交流线路的数量并且每个单独的设备仅在唯一的组中存在。
此外，本发明意在一种用于在轨道车辆中进行供给的方法，所述轨道车辆包括至少一个被驱动的车厢，其中中间回路用工作能量供给能量供给系统并且所述能量供给系统用工作能量供给制动系统。
提出，能量供给系统包含至少两个设置在中间回路上的用于被驱动的车厢的能量供给单元，所述能量供给单元冗余地用工作能量供给制动系统。
迄今给出的对本发明的有利的设计方案的描述包含多种特征，所述特征在各个从属权利要求中部分地以概括成多个特征的方式描述。所述特征然而也能够适当地单独考虑并且能够概括成有意义的其他的组合。尤其，所述特征能够分别单独地并且以任意适合的组合与根据本发明的方法和根据本发明的设备组合。
附图说明
本发明的在上文中描述的特性、特征和优点以及如何实现这些特性、特征和优点的类型和方式结合下面对实施例的描述变得更加清楚和明确理解，所述实施例结合附图详细阐述。实施例用于阐述发明并且本发明不局限于在其中给出的特征组合，也不在功能特征方面受到限制。此外，每个实施例的对此适合的特征也能够明确地单独考虑，从一个实施例中移除，引入到其他的实施例中以补充所述实施例和/或与任意权利要求组合。
附图示出：
图1示出具有供电装置的轨道车辆的被驱动的和不被驱动的车厢，
图2示出图1中的具有两个分离的中间回路区段的供电装置，
图3示出具有中间回路的可连接的区段的供电装置的另一个实施方式，
图4示出具有用于馈送交流列车母线的直流电流蓄电器的另一个实施方式，
图5示出具有多个不被驱动的车厢的列车的直流列车母线，所述车厢由两个能量供给单元馈送，
图6示出直流列车母线，所述直流列车母线从每个车厢由能量供给单元馈送，
图7示出图1中的具有单独的交流线路和制动系统的运行设备的冗余的实施方案的供电装置，
图8示出如在图7中示出的具有另一个能量供给单元的供电装置，
图9示出具有用于馈送第三能量供给单元的直流电流源的另一个实施方式，
图10示出供电装置的一个变型形式，其中制动系统的运行设备仅由交流线路供给，
图11示出图7中的运行设备的经由单独的交流引线的电连接，并且
图12示出分别具有自身的交流引线的冗余的运行设备组。
具体实施方式
图1示出轨道车辆2的示意图，所述轨道车辆具有至少一个被驱动的车厢4和多个不被驱动的车厢6，其中出于概览性仅示出一个被驱动的车厢4和一个不被驱动的车厢6。轨道车辆2在被驱动的车厢4中包含供电装置8以用对于运行所必需的工作电压供给轨道车辆2的设备和驱动发动机10。
供电装置8包括两个构成为受控的逆变器的输入整流器12，所述输入整流器经由集电弓14和必要时变压器与车载电网的架空导线连接并且从架空导线的电网电压(必要时经由多级)在中间回路16中产生中间回路直流电压。然而通常，中间回路16不必是电压中间回路。
多个发动机逆变器18与中间回路16电连接，所述发动机逆变器在本实施例中构成为脉冲逆变器。发动机逆变器18将中间回路直流电压转换成用于驱动发动机10的三相交流电压，其中每个发动机逆变器18供给各一个驱动发动机10。也可能的是，发动机逆变器18用必需的工作电压供给多个驱动发动机10。用工作电压供给驱动发动机10由控制单元20控制，所述控制单元控制供电装置8的和驱动发动机10的运行。
在图2中示出供电装置8的局部的细节图。供电装置8在图2中用附图标记8a表示。在附图中，相同的然而具有轻微区别的、例如在尺寸、位置和/或功能方面具有轻微区别的构件用相同的附图数字和不同的附图字母表示。如果附图数字仅在不具有附图字母的情况下提到，那么涉及全部实施例的相应的构件。
中间回路16分成两个彼此分离的区段16a和16b，所述区段分别由输入整流器12用能量供给。中间回路16的两个区段16a和16b例如是两个独立的和单独的彼此无关地运行的中间回路。在每个区段16a、16b上连接有发动机逆变器18的一部分，使得被驱动的车厢4的驱动发动机10的一部分由区段16a用工作能量供给并且其他的驱动发动机10由另一个区段16a用工作能量供给。此外，在每个区段16a、16b上连接有能量供给单元22a，经由所述能量供给单元，交流列车母线24由用于被驱动的车厢4的制动系统26的运行设备、尤其是电动制动器的电能用工作能量供给。在图2中代表制动系统26上的运行设备示出仅两个设备58a和58c，其中两个设备能够共同地与制动系统26相关联或者每个设备本身能够与制动系统26相关联。
经由两个能量供给单元22a，交流列车母线24双倍地、即冗余地用工作能量供给。能量供给单元22a分别包括直流变压器、逆变器和滤波器。替选地，可能的是，能量供给单元22与交流列车母线24并行地供给制动系统26，使得所述制动系统通过两个能量供给单元22同样冗余地供给。
如果在轨道车辆2运行期间能量供给单元22a由于故障失效，那么交流列车母线24可靠地经由两个能量供给单元中的另一个能量供给单元22a供给。同样内容适用于输入整流器12的失效，由于所述失效，尽管在故障的情况下全部所连接的区段16a、16b是无电流的，然而两个区段中的另一个区段16b、16a在此保持运行并且能够经由剩余的能量供给单元22a用足够的工作能量供给交流列车母线24。
两个能量供给单元22a在其功率方面设计成，使得其共同地为所有运行设备的运行提供足够的能量。在一个输入整流器12或一个能量供给单元22a失效的情况下，在交流列车母线24中提供较少的功率，例如在两个能量供给单元22a具有相同的功率的情况下，仅提供否则可提供的功率的一半。由此，能够出现交流列车母线24上的制动系统26的运行设备的受限的运行。然而，始终确保的是，对于电动制动器所必需的运行设备26被充足地供给。
在图3中示意地示出供电装置8b的另一个示例。对后面的实施例的描述通常基本上局限于与前面的附图的前面的实施例的不同之处，关于保持不变的特征和功能参照前面的附图。基本上保持不变的构件原则上用相同的附图标记表示并且没有提到的特征在后面的实施例中引用，而不重新描述所述构件。
与图2中的实施例不同地，中间回路16的两个区段16c、16d经由开关机构28彼此连接，通过所述开关机构能够切换供电装置8b的多个运行模式。开关机构28对此在两个输入整流器12的两个直流相上分别包括一个开关，使得能够切换四个运行重要的开关状态。
如果左边的输入整流器12与右边的能量供给单元22c分开，即分别断开开关机构28的一个相的在图3中上部的开关并且闭合另一个开关，因此两个区段16c、16d彼此分离，使得建立在图2中示出的状态。
如果全部开关是断开的，那么除了分开区段16c、16d，能量供给单元22c也与两个输入整流器12分开进而停机。
而如果全部开关是闭合的，那么两个区段16c、16d彼此连接，使得全部发动机逆变器18和两个能量供给单元22b、22c由两个输入整流器12共同地供给。
如果两个相中的每个相的上部的开关是闭合的并且下部的开关是断开的，那么左边的输入整流器12不仅供给中间回路16的区段16a，而且附加地供给能量供给单元22c。中间回路16的右边的区段16d的其余的部分与左边的输入整流器12和区段16c分离并且通过右边的输入整流器12供给。
两个能量供给单元22b、22c能够设计成具有不同的功率，其中能量供给单元22b的功率单独地足以在任何常规的运行情况下供给交流列车母线24和制动系统26的全部连接于此的运行设备。因此，在轨道车辆2的常规运行中，开关机构28以断开的方式接入，使得开关机构28的全部开关是断开的。在该运行状态下，左边的输入整流器12a供给左边的中间回路区段16c并且右边的输入整流器12仅供给右侧的、即具有连接于其上的驱动发动机10的右边的中间回路16d的两个发动机逆变器18。右边的能量供给单元22c停机。因此，交流列车母线24由功率较强的能量供给单元22b用工作能量供给。
如果功率较强的能量供给单元22b由于故障失效，那么控制单元20接入开关机构28，使得交流列车母线24的能量供给仅经由功率较弱的能量供给单元22c进行。这能够通过下述方式进行：将全部开关闭合并且将两个中间回路区段16c、16d共同接入。同样可能的是，将上部的开关闭合并且将下部的开关保持断开，使得功率较弱的能量供给单元22c也通过左边的输入整流器12供给。同样可能的是，将上部的开关保持断开并且将下部的开关闭合，使得能量供给单元22c由右边的输入整流器12供给。
如果两个输入整流器12中的一个输入整流器失效，那么功率较弱的能量供给单元22c能够选择性地通过剩余的输入整流器12通过下述方式供给：将上部的开关闭合并且将下部的开关断开，并且左边的输入整流器12供给能量供给单元22c或者将上部的开关断开并且将下部的开关闭合，使得右边的输入整流器12供给能量供给单元22c。这尤其在下述情况下是有利的：一个输入整流器12和功率较强的能量供给单元22b失效。
以所述方式确保，如果至少一个输入整流器12和能量供给单元22b、22c是功能正常的，那么交流列车母线24也可靠地用工作能量供给。如果交流列车母线24仅通过功率较弱的能量供给单元22c供给，那么可能没有足够的能量提供用于全部连接于所述母线的运行设备。然而，存在足够的能量，以便充足地用能量供给制动系统26的对于电动紧急制动所必需的运行设备。
供电装置8c的另一个实施例在图4中示出。与前面的实施例不同的是，能量供给单元22c经由呈电池的形式的直流电流源30a用能量供给。所述实施例具有下述优点：在例如因为没有能量可从车载电网中调用或者两个输入整流器12是有故障的而引起整个中间回路16是无电流的情况下，那么交流列车母线24也由用于至少制动系统26的对于电动制动所必需的运行设备的工作能量供给。交流电流源30a是不具有中间回路的，即能够与中间回路16无关地使用。替代电池，也能够将直流列车母线用作为直流电流源30a。其在中间回路16失效的情况下借助另一个车厢中的至少一个直流电流蓄电器运行或者悬挂在另一个被驱动的车厢的母线上。
图5示出具有两个被驱动的车厢4和多个不被驱动的车厢6的轨道车辆2。轨道车辆2具有直流列车母线32，所述直流列车母线伸展穿过整个轨道车辆2、即全部的车厢4、6。引导穿过列车并且也在图1中示出的直流列车母线32在列车的前部端部上并且在列车的后部端部上通过两个能量供给单元34a用直流电流供给，不被驱动的车厢6的没有示出的运行设备用运行工作电流供给。分别是供电装置8d的一部分的能量供给单元34a分别包括两个受控的逆变器36，所述逆变器分别冗余地将能量馈入到直流列车母线32中。测量受控的逆变器36的功率，使得在直流列车母线32通过至少两个受控的逆变器36供给时，不被驱动的车厢6的全部运行设备能够由工作能量供给。尤其，受控的逆变器36的功率足以能够将不被驱动的车厢6的对于紧急制动所必需的运行设备也仅通过受控的逆变器36供给。
在单次列车分离的情况下，直流列车母线32分成两个部分，这两个部分然而在单次的列车分离的每个可能的变型形式中由能量供给单元34a馈送。以这种方式，不被驱动的车厢6的制动设备在单次列车分离的情况下也始终是完全功能正常的。
对于受控的逆变器36在输入侧不获得能量、例如由于轨道车辆2的技术故障不获得能量的情况，全部能量供给单元34a配设有至少两个直流电流蓄电器30a，通过所述直流电流蓄电器能够用足够的工作能量至少供给不被驱动的车厢6的制动设备。在此，每个受控的逆变器36与直流电流蓄电器30a连接，使得每个能量供给单元34a具有两个区段，所述区段分别具有受控的逆变器36和直流电流蓄电器30a。
在图6中示出的实施例中，轨道车辆2的每个不被驱动的车厢6设有能量供给单元34b，其中其功率应测量成，使得所述能量供给单元能够成双地、尤其甚至单独地供给自身的车厢4、6的连接在直流列车母线32上的全部运行设备。过剩的功率是有利的，使得直流列车引线32能够多倍冗余地通过多个能量供给单元34b用工作能量供给。
通过每个不被驱动的车厢6配设有能量供给单元34b，制动设备的所述能量供给即使在多次列车分离的情况下也(与列车分离的一个或多个地点无关地)在任何情况下确保。也为了在电网失效或中间回路失效的情况下为制动设备提供工作能量，每个能量供给单元34b配设有两个直流电流电流蓄电器30a，与图5相似地，所述直流电流蓄电器要么单独地、要么共同地为对于制动所必需的设备提供足够的功率。
图5和6的两个实施例中的受控的逆变器36能够在输入侧连接于供电装置8的交流列车母线24。同样可能的是，直流列车母线32直接由中间回路16馈送并且将相应的整流器接入到中间回路16和直流列车母线32之间。因此，这能够适当地是降压变换器。
供电装置8a、8b和8c能够容易地分别与供电装置8d或8e组合，使得存在具有能量供给单元22和能量供给单元34的供电装置8。
在图7中示意地示出另一个实施例。与前面的实施例不同地，供电装置8f具有连接到制动系统26的运行设备58a-d的交流线路系统38，所述交流线路系统能够具有一个或多个交流线路38a、38b。图7中的线路系统38包括呈并联电路的两个交流线路38a、38b，所述交流线路分别将两个能量供给装置中的一个能量供给装置22a连接到制动系统26的运行设备58a-b上。
在两个交流线路38a、38b中的每个交流线路中存在开关机构42。从延伸穿过整个列车的交流列车母线24分出交流分支线路60。所述交流分支线路经由开关机构54耦联到交流线路系统38上。两个能量供给单元22a经由开关机构40可分别单独连接和分离地连接到交流列车母线24上。将交流导线系统38连接到能量供给单元22a上由于结构上的设置不受开关机构40影响。制动系统26的每个单独的运行设备58a-d具有唯一的交流引线44a-d，所述交流引线经由开关机构56与交流线路系统38连接。制动系统26的运行设备58a-b构成为是冗余的，并且因此存在两个冷却介质泵58a和58b以及两个风扇58c和58d。
如果一个能量供给单元22a由于故障失效，那么控制单元20将相关的能量供给单元22a与制动系统26的运行设备58a-d分开。这经由开关机构42的操作在交流导线38a和38b中进行。在此，耦联到有故障的能量供给单元22a上的交流导线38a或38b与运行设备58a-d分离。功能正常的能量供给单元22a的交流线路38a或38b要么在此通过开关机构42与运行设备58a-d保持连接。因此确保，制动系统26的能量供给在两个能量供给单元22a中的一个能量供给单元失效的情况下也维持。为了所述目的，在图7中示出的能量供给单元22a的额定功率分别与a/2kVA、即与akVA的主额定功率的一半是相等的并且测量成，使得制动系统26即使在紧急运行的情况下也能够由仅唯一的能量供给单元22a充足地用工作能量供给。
如果两个能量供给单元22a失效，那么可能的是，经由伸展穿过整个列车的交流列车母线24至少为另一个机动车的紧急运行提供电流。为了使用所述电流，将开关机构54闭合并且将开关机构40和42断开。通过操作开关机构40和42，将能量供给单元22a与交流列车母线24和交流线路38分离。通过操作开关机构54，建立交流列车引线24经由交流分支线路60与交流线路38之间的连接。
相同地作用的、结构上替选的装置能够替代交流分支线路60和开关机构54而设有两个附加的开关机构。所述开关机构能够分别设置在相关的能量供给单元22a和交流线路38a和38b在相关的能量供给单元22a与列车母线24的连接线路上的连接部之间。如果两个能量供给单元22a失效，那么将附加的开关机构断开并且将开关机构40闭合，使得能够从交流列车母线24经由一个或两个交流线路38a和/或38b进行对制动系统26的运行设备58a-d的馈送。
有故障的运行设备58a-d通过开关机构56与交流线路38分离。由此防止，将交流列车母线24的或交流线路38的额定电势降到明显更小的并且不足以供给制动系统26的电势上。
图8示出供电装置8g的另一个实施例。作为在图7中示出的实施方式的变型形式，供电装置8g具有另一个能量供给单元22d。能量供给单元22d附加于两个能量供给单元22a存在并且经由另一个交流线路46连接到制动系统26的运行设备58a-d上。此外，在交流线路46上设置开关机构48以将能量供给单元22d和运行设备58a-d之间的耦联连接和分离。
如在前面的实施例中那样，在此也具有在上文中描述的特征。因此例如能量供给单元22a、交流列车母线24、交流线路38和交流分支线路60的设置方式在其对供给制动系统26的运行设备58a-d的作用方式方面类似于在图7中示出的实施变型形式构成。相同内容适用于开关机构40、42和54。
两个中间回路区段16g和16h设置在输入整流器12和能量供给单元22a之间。能量供给单元22a的逆变器的两个输入相经由开关机构28与输入整流器12的直流相连接，由此能够切换供电装置8g的多个运行模式。开关机构28在两个输入整流器12的两个直流相的每个上都分别具有开关，使得能够切换四个运行重要的开关状态：
如果开关机构28的所有开关是闭合的，那么共同地由两个输入整流器12对能量供给单元22d进行馈送。
而如果开关机构28的全部开关是断开的，那么能量供给单元22a与两个输入整流器12分离并且停机。
如果开关机构28的两个上部的开关是闭合的并且下部的开关是断开的，那么除了中间回路16的区段16g之外，左边的输入整流器12馈送能量供给单元22d。
如果开关机构28的两个下部的开关是闭合的并且上部的开关是断开的，那么除了中间回路16的区段16h之外，右边的输入整流器12供给能量供给单元22d。
如果在两个输入整流器12中的一个中出现故障，那么控制单元12切换开关机构28的开关，使得能量供给单元22d的输入端与功能正常的输入整流器12的正极和负极连接并且与有故障的输入整流器12的正极和负极分离。
如果两个输入整流器12由于故障或系统软件错误失效，所有的能量供给单元22a和22b停机并且控制单元20断开开关机构40、42、48并且闭合开关机构54。因此确保，运行设备58a-d由交流列车母线24用工作能量供给。交流列车母线24延伸穿过整个列车进而在能量供给单元22a和22d和/或输入整流器12故障的情况下也设为用于，允许对制动系统26的运行设备58a-d进行能量供给。
交流列车母线24的失效尤其能够在单次或多次列车分离的不期望的情况下出现。制动系统26的运行设备58a-d的对于电动紧急制动所必需的安全的能量供给即使在能量供给装置22a和交流列车母线24同时失效的情况下也得到确保。这在下述情况下适用：至少一个输入整流器12和供电装置22d处于能运转的状态下。
为了所述目的，在图8中示出的能量供给单元22a的额定功率分别与a/2kVA相等进而设计成，使得制动系统26的运行设备58a-d由仅唯一的能量供给单元22a在正常运行中也能够充足地用工作能量供给。能量供给单元22d的额定功率能够通过能量供给的在构造上存在的冗余仅针对制动系统26的运行设备58a-d在紧急运行下的能量需求设计进而明显更小地设计成例如a/10kVA。
在图9中示意地示出供电装置8h的另一个实施例。
能量供给单元22a、交流列车母线24、交流线路38和交流分支线路60的设置方式在其对供给制动系统26的作用方式方面与在图7中示出的实施变型形式类似地构成。相同内容适用于开关机构40、42和54。
附加地，设置有直流电流源30a以馈送其他的能量供给单元22c。能量供给单元22c经由交流线路46和开关机构48可连接和分离地连接到制动系统26的运行设备58a-d上。
直流电流源30a能够无中间回路地、即至少暂时与中间回路16的由输入整流器12馈送的区段16a和16b无关地使用。直流电流源30a例如能够构成为电池。在一个替选的实施方式中，直流电流源30a例如为了其充电或再充电的目的能够连接到直流列车母线32上。
在图9中示出的实施例具有下述优点，在两个输入整流器12故障的情况下并且在交流列车母线24同时故障的情况下也确保运行设备58a-d的安全的能量供给。控制单元20在这种干扰情况下切换开关机构，使得将开关机构48闭合、将开关机构40、42和52断开。因此，制动系统单独地通过能量供给单元22c用工作能量供给。能量供给单元22c的额定功率在此能够选择成，使得其对于在干扰情况下供给制动系统26是足够的并且例如限制到a/10kVA上。能量供给单元22a的额定功率例如能够以a/2kVA构成，使得确保交流列车母线24的安全的供给。
图10示出供电装置8i的具有三个冗余的能量供给单元22a和22d的另一个实施例。在此，能量供给单元22a连接到也馈送中间回路16i的输入整流器12上，并且构成为供给交流列车母线24。开关机构40设置成用于将供电单元22a由或与交流列车母线24分开和连接。另一个输入整流器12连接于中间回路16j。
两个其他的能量供给单元22d连接于制动系统26的运行设备58a-58d以用工作能量经由交流线路46a和46b供给所述运行设备。在此，每个能量供给单元22d连接于唯一的交流线路46a和46b。每个交流线路46a和46b也仅与唯一的能量供给单元22d连接。此外，在每个交流线路46a和46b上设置开关机构48以连接和分离能量供给单元22d和制动系统26的运行设备58a-d之间的耦联。
两个能量供给单元22d经由开关机构50可分开和连接地连接到两个输入整流器12上。在此，提出结构上的设置方式，使得各一个能量供给单元22d由唯一的输入整流器12馈送。每个输入整流器12仅馈送唯一的能量供给单元。
通过输入整流器12和能量供给单元22d之间的所述连接类型，得出开关机构50的三个运行重要的开关状态：
如果开关机构50的两个上部的开关是闭合的并且下部的开关是断开的，那么除了中间回路16的区段16i之外，左边的输入整流器12馈送能量供给单元22d。
如果开关机构50的两个下部的开关是闭合的并且上部的开关是断开的，那么除了中间回路16的区段16j之外，右边的输入整流器12馈送能量供给单元22d。
如果开关机构50的所有的开关是闭合的，那么共同地由两个输入整流器12对两个能量供给单元22d进行馈送。
如果在两个输入整流器中12中的一个中出现故障，那么控制单元20切换开关机构50的开关，使得能量供给单元22d的输入端与功能正常的输入整流器12的正极和负极连接并且与有故障的输入整流器12的正极和负极分离。为了所述目的，两个能量供给单元22d的额定功率分别设计成用于在正常运行中足够地供给制动系统26的运行设备58a-d并且例如分别设有a/4kVA。能量供给单元22a的额定功率例如能够以akVA构成，使得确保交流列车母线24的安全的供给。
为了更近一步地提高供电的安全性，在一个替选的实施方式中，每个能量供给单元22d与每个输入整流器12连接。
在图11中示出也能够应用在图7至10的供电装置8中的对运行设备58a-d的替选的、冗余的供电的视图。
每个单独的运行设备58a-d经由各两个交流引线44和52与交流线路46a和46b连接。在此，每个交流引线44连接到交流线路46a和46b中的一个和仅一个上。每个交流引线52也连接到交流线路46a或46b中的一个和仅一个上。此外，交流引线44和52连接到各一个其他的交流线路46a和46b上。
由此得到的无关性、无反作用和冗余与运行设备58a-d经由各一个唯一的连接到每个交流线路上的交流引线在图7至图10中构成的连接相比提高能量供给的可用性。
替选地，本发明也能够通过下述方式改进：每运行设备58设有多于两个的交流引线44和52并且设有多于两个的用于连接的交流线路46a和46b。
图12示出供电装置8的另一个实施变型形式。在该实施例中，制动系统26的运行设备58a-d分成两个设备组、即全部运行设备58的总和的子集。两个具有元件58a和58d或58b和58c的子集中的每个子集连接于并且仅连接于交流线路46a或46b中的一个交流线路。每个交流线路46a和46b也仅连接于唯一的设备组。通过所述连接类型，虽然局限于每运行设备58a-d唯一的交流引线44a-d，仍建立能量供给的提高的可用性。如果交流线路46a或46b由于故障失效，那么制动系统26的运行设备58a-d的能量供给能够通过其他的交流线路维持。

Claims (15)

1.一种用于轨道车辆(2)的供电装置(8，8a-i)，所述轨道车辆包括至少一个被驱动的车厢(4)，所述供电装置具有中间回路(16)、制动系统(26)和用于将工作能量供给所述制动系统(26)的能量供给系统，
其特征在于，
所述能量供给系统包含至少两个设置在所述中间回路(16)上的用于所述被驱动的车厢(4)的能量供给单元(22a-c)以对所述制动系统(26)进行冗余的能量供给。
2.根据权利要求1所述的供电装置(8，8a-e)，
其特征在于，
设有交流列车母线(24)，以将工作能量供给所述制动系统，其中两个所述能量供给单元(22a-c)构成为用于对所述交流列车母线(24)进行冗余的能量供给。
3.根据权利要求1或2所述的供电装置(8，8b)，
其特征在于，
两个所述能量供给单元(22a-c)分别与所述中间回路(16)的自身的区段(16a-f)相关联，并且两个所述区段(16a-f)彼此分开并且经由所述能量供给单元(22a-c)用于对所述交流列车母线(24)进行冗余的能量供给。
4.根据上述权利要求中任一项所述的供电装置(8，8b-e)，
其特征在于，设有两个用于所述被驱动的车厢(4)的输入整流器(12)，以将能量相应地供给整个所述中间回路(16)，并且设有开关机构(28)，以将两个输入整流器(12)与所述能量供给单元(22b，22c)中的至少一个能量供给单元连接以对所述能量供给单元进行能量供给。
5.根据权利要求4所述的供电装置(8，8b)，
其特征在于，
所述开关机构(28)设置用于将所述中间回路(16)分成两个彼此分开的区段(16c，16d)，所述开关机构由各一个输入整流器(12)馈送并且具有各一个能量供给单元(22b，22c)，并且所述开关机构否则在区段(16c，16d)分开的情况下设置用于将两个能量供给单元(22b，22c)与两个所述输入整流器(12)中的至少一个输入整流器连接。
6.根据权利要求5所述的供电装置(8，8b-e)，
其特征在于，
具有较低的功率的所述能量供给单元(22c)与至少两个输入整流器(12)连接，并且较强的所述能量供给单元(22b)设计成并且制备成在常规运行中用于对交流母线进行单独的能量供给。
7.根据上述权利要求中任一项所述的供电装置(8，8a-e)，
其特征在于，
设有直流电流蓄电器(30a)，所述直流电流蓄电器与所述能量供给单元中的至少一个能量供给单元(22c)连接，并且设计成用于，将所述交流列车母线(24)经由所述能量供给单元(22c)供给能量。
8.根据上述权利要求中任一项所述的供电装置(8，8a-e)，
其特征在于，
设有直流列车母线(32)，其中所述能量供给系统包含至少两个能量供给单元(34)以对所述直流列车母线(32)进行冗余的能量供给。
9.根据权利要求8所述的供电装置(8，8a-e)，
其特征在于，
设有附加于所述能量供给单元(34)的直流电流源，所述直流电流源制备成用于馈送所述直流列车母线(32)。
10.根据权利要求8或9所述的供电装置(8，8a-e)，
其特征在于，
馈送所述直流列车母线(32)的能量供给单元(34)分别具有至少两个直流电流蓄电器(30b)。
11.根据上述权利要求中任一项所述的供电装置(8，8a-i)，
其特征在于，
设有：交流列车母线(24)，两个所述能量供给单元(22a)通过并联连接被连接到所述交流列车母线上；多个连接到所述制动系统(26)上的交流线路(38，38a-b)以将工作能量供给所述制动系统(26)，两个所述能量供给单元(22a)通过并联连接被连接到所述交流线路上；和开关机构(54)，以将多个所述交流线路(38,38a-b)与所述交流列车母线(24)连接和分开。
12.根据权利要求11所述的供电装置(8，8a-i)，
其特征在于，
两个能量供给单元(22a)分别连接到自身的输入整流器上，并且存在另一个能量供给单元(22d)，所述另一个能量供给单元连接到其他的所述能量供给单元(22a，22b)中的一个能量供给单元的所述输入整流器(12)中的一个输入整流器上，并且经由另一个交流线路(46)以与所述交流列车母线(24)不耦联的方式借助开关机构(48)连接到所述制动系统上并且设计成用于对所述制动系统进行冗余的能量供给。
13.根据权利要求11或12所述的供电装置(8，8a-i)，
其特征在于，
另一个能量供给单元(22c)由不具有中间回路的直流电流蓄电器(30a)馈送并且经由另一个交流线路(46)以与所述交流列车母线(24)不耦联的方式借助开关机构(48)连接到所述制动系统上并且设计成用于对所述制动系统进行冗余的能量供给。
14.根据上述权利要求中任一项所述的供电装置(8，8f-i)，
其特征在于，
设有多个连接到所述制动系统(26)上的交流线路(38，38a-b)以将工作能量供给所述制动系统(26)，两个所述能量供给单元(22a)通过并联连接被连接到所述交流线路上，其中所述制动系统(26)具有多个运行设备(58a-d)，所述运行设备分别具有多个交流引线(44，52)，所述交流引线建立所述运行设备(58a-d)到所述交流线路(38a-b，46a-b)上的连接，其中所述交流引线的数量对应于所述交流线路的数量。
15.根据上述权利要求中任一项所述的供电装置(8，8f-i)，
其特征在于，
设有多个连接到所述制动系统(26)上的交流线路(38，38a-b)以将工作能量供给所述制动系统(26)，其中所述制动系统(26)具有多个运行设备(58a-d)，所述运行设备分别冗余地存在并分成子集，并且每个子集和每个运行设备分别由所述交流线路中的仅一个交流线路馈送。
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