CN216034347U - 新能源纯电动轨道牵引机车 - Google Patents

Abstract

提供一种新能源纯电动轨道牵引机车，属于铁路工程车辆技术领域，具有车架，车架下部Ⅰ位端和Ⅱ位端均设有走行部，车架上端面中部设有司机室，司机室前端设置有操纵台，司机室两端设有机器间，机器间内部设有大容量磷酸铁锂动力蓄电池，Ⅰ位端和Ⅱ位端的永磁同步电机均固定于动力转向架上，通过减速箱及传动轴与车辆走行部连接；解决了由柴油机尾气造成的空气污染，达到无烟尘排放，噪音下降、绿色环保，机车安装的大容量磷酸铁锂动力蓄电池，充电速度快、循环寿命长。与传统的内燃轨道车相比，机车维护部件少，降低维护费用，智能及遥控系统控制大大降低工人操作难度，避免误操作，同时，司乘人员环境得到改善。

Description

新能源纯电动轨道牵引机车

技术领域

本实用新型属于铁路工程车辆技术领域，具体涉及一种新能源纯电动轨道牵引机车。

背景技术

随着我国城市轨道交通规模、运营速度、运营里程及运营频率等方面不断提升，工程施工集团对于环保、清洁、经济、高效、安全的牵引车辆需求不断增加。传统的内燃机车噪音污染大，油耗和维护成本高，为满足城市轨道交通线路运营实际需求，研制更具环保性和经济性的新能源纯电动轨道牵引机车势在必行。因此有必要提出改进。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题：提供一种新能源纯电动轨道牵引机车，本实用新型能解决内燃机车噪音污染大，油耗、维护成本高，不同于传统交流异步电机配变频器驱动的方案，配置永磁同步电机，是纯正的智能新能源环保机械设备。

本实用新型采用的技术方案：新能源纯电动轨道牵引机车，具有车架，所述车架两端设有牵引装置，所述车架下部Ⅰ位端和Ⅱ位端均设有走行部，所述车架上端面中部设有司机室,所述司机室外前后两端均设有机器间，所述机器间内部设有动力蓄电池系统，所述动力蓄电池系统通过动力驱动系统与车架下部Ⅰ位端和Ⅱ位端的走行部连接驱动车辆走行。

对上述技术方案的进一步限定，所述走行部包括设于车架下部Ⅰ位端的动力转向架Ⅰ和设于车架下部Ⅱ位端的动力转向架Ⅱ，所述动力转向架Ⅰ和动力转向架Ⅱ上均包括轮对和设于轮对轴上的车轴齿轮箱；所述动力蓄电池系统包括固定于机器间内的磷酸铁锂电池组；所述动力驱动系统对应于两个转向架设有两组，每组所述动力驱动系统包括设于机器间内的多功能智能驱动器、设于车架下部固定于对应转向架上的永磁同步电机，所述磷酸铁锂电池组输出电源与多功能智能驱动器输入电源连接，所述多功能智能驱动器输出电源与永磁同步电机输入电源连接，所述永磁同步电机输出端与减速箱输入端连接，所述减速箱输出端通过传动轴与车轴齿轮箱输入端连接。

对上述技术方案的进一步限定，所述车架下端面中部一侧设有水散热器，所述车架下端面中部另一侧设有制动系统，所述制动系统中包括无油压缩机，所述制动系统采用JZ-7型空气制动机，所述制动系统空气管路上设有油水分离器和空气干燥器；所述机器间内部设有水箱。

对上述技术方案的进一步限定，所述司机室内设有电气系统，所述电气系统包括直流系统和交流系统，所述直流系统包括电气控制系统、视频装置及辅助装置，其中所述电气控制系统包括动力电池系统、整车控制器、车身控制器、低压控制盒、司机控制器、显示仪表及控制开关，所述整车控制器采用NXP的32位ARM Cortex-M4F内核的汽车级MCU；所述交流系统包括交流用电器。

对上述技术方案的进一步限定，所述车架下端面中部一侧设有测量速度的从动轮。

对上述技术方案的进一步限定，所述司机室内前端设有司机操作台，所述司机操作台前部设有司机座椅，所述司机室顶部安装有顶置嵌入式空调，所述司机室内一侧设有控制柜和边凳，所述司机室前端设有车门，所述司机室后端设有车门。

本实用新型与现有技术相比的优点：

1、本方案中新能源机车采用先进的永磁同步电机，采用最大扭矩电流比和最大扭矩电压比控制，电机永远工作在最高效率点，系统最高效率高于96％，电机的损耗最小，发热得到有效控制，系统稳定可靠，使用寿命得到很大提升，零转速时，输出最大扭矩，机车启动性能优异。相较原有同功率内燃机车，新能源机车启动牵引力提升50％、持续牵引力提升25％；

2、本方案中新能源机车采用无油压缩机，保留传统空气制动和驻车制动，增加电机反牵引制动，兼顾电动机的能量回收。同时机车装备有测量速度的从动轮，可以迅速检测到驱动轮打滑空转，通过自动撒沙，脉动转矩控制等措施，有效防止打滑；

3、本方案中动力蓄电池及动力驱动系统的配置方案，满足牵引4000t启动并通过6‰坡道要求，传动系统的匹配满足最高运行速度为35km/h的速度要求，动力系统配备四台大功率永磁同步电机，每台电机通过独立的减速箱直接与车轴连结，运转传动部件少，传动效率高，传动系统故障率大大降低，整车满足标准轨距铁路机车车辆限界。

附图说明

图1为本实用新型的主视图；

图2为本实用新用的俯视图；

图3为本实用新型中动力传动装置示意图；

图4为本实用新型中动力驱动系统安装结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

请参阅图1-4，详述本实用新型的实施例。

新能源纯电动轨道牵引机车，如图1所示，具有车架9，所述车架9为车辆所有部件的安装基础。所述车架9两端设有牵引装置24，所述牵引装置24 采用13号上作用式车钩带ST缓冲器，当车辆受冲击时，可减少冲击作用力以缓和并衰减车辆间的冲击和振动。

如图1、3、4所示，所述车架9下部Ⅰ位端和Ⅱ位端均设有走行部5，所述走行部5采用两轴通用式转向架，具体的，所述走行部5包括设于车架9 下部Ⅰ位端的动力转向架Ⅰ25和设于车架9下部Ⅱ位端的动力转向架Ⅱ27，所述动力转向架Ⅰ25和动力转向架Ⅱ27上均包括轮对28和设于轮对28轴上的车轴齿轮箱29；在Ⅰ位端的动力转向架Ⅰ25和Ⅱ位端的动力转向架Ⅱ27构架与轴箱之间、Ⅰ位端动力转向架Ⅰ25和Ⅱ位端动力转向架Ⅱ27与车架9之间均设有安全连接装置，在车辆吊装或起复时无需捆扎。所述车架9上端面中部设有司机室4,所述司机室4外前后两端均设有机器间1，所述机器间1 内部设有动力蓄电池系统11，所述动力蓄电池系统11通过动力驱动系统16 与车架下部Ⅰ位端和Ⅱ位端的走行部5连接驱动车辆走行；所述动力蓄电池系统11包括固定于机器间1内的磷酸铁锂电池组12；其中，所述磷酸铁锂电池12采用宁德时代品牌，安全性能比较高的磷酸铁锂电池，采用水冷散热系统，极大的降低了电池的发热，保证电池的安全使用，同时配备电池自动消防系统，消除安全隐患。所述动力驱动系统16对应于两个转向架设有两组，每组所述动力驱动系统16包括设于机器间1内的多功能智能驱动器18、设于车架9下部固定于对应转向架上的永磁同步电机31及减速箱30，所述磷酸铁锂电池组12输出电源与多功能智能驱动器18输入电源连接，所述多功能智能驱动器18输出电源与永磁同步电机31输入电源连接，所述永磁同步电机 31输出端与减速箱30输入端连接，所述减速箱30输出端通过传动轴32与车轴齿轮箱29输入端连接。本车辆中永磁同步电机31采用四台大功率永磁同步电机，每台电机连接独立的减速箱30通过传动轴32与车轴齿轮箱29连结，运转传动部件少，噪音低，无污染，传动效率高，传动系统故障率大大降低。电机变速范围大且可无级调速，结合电机不同于传统内燃机的特性曲线，可以实现低转速大扭矩持续输出，启动时可实现最大扭矩输出。本方案中动力蓄电池及动力驱动系统的配置方案，满足牵引4000t启动并通过6‰坡道要求，传动系统的匹配满足最高运行速度为35km/h的速度要求，整车满足标准轨距铁路机车车辆限界。

如图1和2所示，所述车架9下端面中部一侧设有水散热器6，所述水散热器6采用水冷散热系统，极大的降低了电池的发热，保证电池的安全使用。所述车架9下端面中部另一侧设有制动系统8，所述制动系统8中包括无油压缩机26，所述制动系统8采用JZ-7型空气制动机，所述制动系统8空气管路上设有油水分离器10和空气干燥器23，保证各阀件工作的可靠性，使制动系统8性能符合TB/T2180之规定。所述机器间1内部设有水箱17。本方案中制动系统8将原有的活塞空压机升级为新能源专用无油压缩机，保留传统空气制动和驻车制动，增加电机反牵引制动，兼顾电动机的能量回收，采用智能电磁阀设计，可以精准控制制动缸压力，制动力线形流畅，同时增加急停刹车系统，在发生紧急情况时按下急停按钮，车辆进入紧急制动状态：动力停止输出，刹车制动力最大，车辆在最短时间内停止运行。

如图1和2所示，所述车架9上端面中部设有司机室4,所述司机室4内前端设有司机操作台22，所述司机操作台22前部设有司机座椅20，所述司机室4顶部安装有顶置嵌入式空调3，所述司机室4内一侧设有控制柜15和边凳14，所述司机室4前端设有车门13，所述司机室4后端设有后门19，所述司机室4前后端均设置行车安全挡风玻璃，并配有喷水式刮雨器。

所述司机室4内设有电气系统2，所述电气系统2包括直流系统和交流系统，所述直流系统包括电气控制系统、视频装置及辅助装置，其中所述电气控制系统包括动力电池系统、整车控制器、车身控制器、低压控制盒、司机控制器、显示仪表及控制开关，所述整车控制器采用NXP的32位ARM Cortex-M4F 内核的汽车级MCU(S32K144系列)，主频高达112MHz，具有512KB的FLASH以及3路独立的CAN接口，其中一个支持CANFD，满足整车多路CAN通讯所需。整车控制器是整个新能源机车的核心控制部件，它采集控制台按钮和智能仪表及其他传感器信号，并作出相应判断后，协调控制下层的各部件控制器如BMS、 MCU等的工作；采集司机驾驶信号和车辆状态，通过CAN总线对网络信息进行管理、调度、分析和运算，实现整车驱动控制、能量回收控制、辅助控制、走行数据记录、故障诊断及报警等功能。机车在两侧分别设有两组充电插座，用外部充电桩给牵引蓄电池充电，本方案系统支持双枪充电，可大大缩短充电时间。配置慢充，可定期对电池进行涓流充电，从而延长电池使用寿命，机车可实现遥控控制。所述交流系统包括交流用电器21。

所述车架9下端面中部一侧设有测量速度的从动轮7。所述从动轮7可以迅速检测到驱动轮打滑空转，通过自动撒沙，脉动转矩控制等措施，有效防止打滑，紧急制动防抱死。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.新能源纯电动轨道牵引机车，具有车架(9)，所述车架(9)两端设有牵引装置(24)，所述车架(9)下部Ⅰ位端和Ⅱ位端均设有走行部(5)，其特征在于：所述车架(9)上端面中部设有司机室(4),所述司机室(4)外前后两端均设有机器间(1)，所述机器间(1)内部设有动力蓄电池系统(11)，所述动力蓄电池系统(11)通过动力驱动系统(16)与车架下部Ⅰ位端和Ⅱ位端的走行部(5)连接驱动车辆走行。

2.根据权利要求1所述的新能源纯电动轨道牵引机车，其特征在于：所述走行部(5)包括设于车架(9)下部Ⅰ位端的动力转向架Ⅰ(25)和设于车架(9)下部Ⅱ位端的动力转向架Ⅱ(27)，所述动力转向架Ⅰ(25)和动力转向架Ⅱ(27)上均包括轮对(28)和设于轮对(28)轴上的车轴齿轮箱(29)；所述动力蓄电池系统(11)包括固定于机器间(1)内的磷酸铁锂电池组(12)；所述动力驱动系统(16)对应于两个转向架设有两组，每组所述动力驱动系统(16)包括设于机器间(1)内的多功能智能驱动器(18)、设于车架(9)下部固定于对应转向架上的永磁同步电机(31)，所述磷酸铁锂电池组(12)输出电源与多功能智能驱动器(18)输入电源连接，所述多功能智能驱动器(18)输出电源与永磁同步电机(31)输入电源连接，所述永磁同步电机(31)输出端与减速箱(30)输入端连接，所述减速箱(30)输出端通过传动轴(32)与车轴齿轮箱(29)输入端连接。

3.根据权利要求1所述的新能源纯电动轨道牵引机车，其特征在于：所述车架(9)下端面中部一侧设有水散热器(6)，所述车架(9)下端面中部另一侧设有制动系统(8)，所述制动系统(8)中包括无油压缩机(26)，所述制动系统(8)采用JZ-7型空气制动机，所述制动系统(8)空气管路上设有油水分离器(10)和空气干燥器(23)；所述机器间(1)内部设有水箱(17)。

4.根据权利要求1所述的新能源纯电动轨道牵引机车，其特征在于：所述司机室(4)内设有电气系统(2)，所述电气系统(2)包括直流系统和交流系统，所述直流系统包括电气控制系统、视频装置及辅助装置，其中所述电气控制系统包括动力电池系统、整车控制器、车身控制器、低压控制盒、司机控制器、显示仪表及控制开关，所述整车控制器采用NXP的32位ARM Cortex-M4F内核的汽车级MCU；所述交流系统包括交流用电器(21)。

5.根据权利要求1所述的新能源纯电动轨道牵引机车，其特征在于：所述车架(9)下端面中部一侧设有测量速度的从动轮(7)。

6.根据权利要求1所述的新能源纯电动轨道牵引机车，其特征在于：所述司机室(4)内前端设有司机操作台(22)，所述司机操作台(22)前部设有司机座椅(20)，所述司机室(4)顶部安装有顶置嵌入式空调(3)，所述司机室(4)内一侧设有控制柜(15)和边凳(14)，所述司机室(4)前端设有车门(13)，所述司机室(4)后端设有后门(19)。

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