DD239165A1

DD239165A1 - MULTI-SYSTEM E-LOK FOR HEAVY TOOLS

Info

Publication number: DD239165A1
Application number: DD27843985A
Authority: DD
Inventors: Herbert Baier; Gerhard Liehmann; Artur Schumaier; Werner Gebert
Original assignee: Bitterfeld Braunkohle
Priority date: 1985-07-10
Filing date: 1985-07-10
Publication date: 1986-09-17

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf Lokomotiven welche grosse Hakenlasten bei unterschiedlichen Netzen zu bewaeltigen haben. Waehrend das Ziel ist, Kosten einzusparen, besteht die Aufgabe darin, bei Gleichspannung erhoehte Zugkraefte zu entwickeln. Die Loesung besteht darin, die Antriebe von zwei Lokomotiven jeweils wahlweise in Reihe, parallel oder/und in Gruppen an das Fahrleitungsnetz und gegen Erde zu schalten, wodurch vorteilhafte Anpassungen an die unterschiedlichen Spannungen moeglich sind. Die Anwendung erfolgt besonders bei Kohletransporten von Tagebauen zu den Grossabnehmern. Fig. 1The invention relates to locomotives which have large hook loads to handle at different networks. While the goal is to save costs, the task is to develop elevated tensile forces at DC. The solution consists in switching the drives of two locomotives, either in series, in parallel and / or in groups, to the overhead line network and to ground, whereby advantageous adaptations to the different voltages are possible. The application is particularly in coal transport of opencast mines to bulk buyers. Fig. 1

Description

Hierzu 3 Seiten ZeichnungenFor this 3 pages drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Mehrsystem-E-Lok für schwere Zugeinheiten, vor allem bei großen Steigungen in Tagebauausfahrten, in Verbindung mit unterschiedlichen Spannungssystemen.The invention relates to a multi-system electric locomotive for heavy train units, especially for large gradients in open pit exits, in conjunction with different voltage systems.

Characteristic of the known technical solutions

Zur Erhöhung der Anhänge- bzw. Zuglasten von Elektrolokomotiven, werden für besondere Steigungsstrecken z. B. in Braunkohlentagebauen mehrere Lokomotiven mechanisch gekuppelt und mit Steuerleitung über einen gemeinsamen Fahrerstand die Doppellok gefahren.To increase the trailer or train loads of electric locomotives, z. B. in lignite mining several locomotives mechanically coupled and driven with control line on a common driver's cab, the double locomotive.

Die maximal mögliche Anhängelast in Steilstrecken, wird noch dadurch eingeschränkt, daß die entwickelte Zugkraft der Lokomotive über die Kuppeleinrichtungen zwischen E-Lok und Wagen nicht voll übertragen werden kann.The maximum possible trailer load in steep sections, is still limited by the fact that the developed tractive force of the locomotive on the coupling devices between the electric locomotive and the car can not be fully transferred.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß Lastkippfahrzeuge zusätzlich mit Fahrmotoren ausgerüstet und durch die Führungslokomotive gesteuert werden. Bei der Doppelloktraktion ist nachteilig, daß man prinzipiell auf einheitliche Motoranordnung in gleichartiger Spannungsform, Leistung und mechanischen Aufbau der Achsantriebe angewiesen ist. Diese Regelung ist praktikabel in einheitlichem Spannungssystem bzw. bei gleicher Traktion.Another possibility is that trucks are additionally equipped with traction motors and controlled by the guide locomotive. In the doubling is disadvantageous that one is in principle dependent on a uniform motor arrangement in the same voltage shape, performance and mechanical design of the axle drives. This regulation is practicable in a uniform tension system or with the same traction.

In unterschiedlichen Spannungsbereichen und -arten, wie sie zwischen Industrie- und Staatsbahnen häufig vorkommen, ist eine derartige Lösung mit Doppellok unrationell. In diesen Anwendungsgebieten ist neben einer Doppellok zur Überwindung des extrem hohen Steigungsverhältnisses ein zusätzlicher Traktionswechsel erforderlich. Damit sind erhebliche Neben- und Verlustzeiten in Kauf zu nehmen. Darüber hinaus ist eine doppelte Anzahl von Lokomotiven im Tagebau erforderlich, die einen hohen Anlagenwert darstellen.In different voltage ranges and types, as they often occur between industrial and state railways, such a solution with double locomotive is not efficient. In these applications, in addition to a double locomotive to overcome the extremely high slope ratio, an additional change of traction is required. This means that significant downtime and loss times are to be expected. In addition, a doubled number of open pit locomotives is required, representing a high asset value.

Als weitere Möglichkeit in Steigungsstrecken wird, wenn kein Doppellok-Einsatz möglich ist, die Anhängelast reduziert, was ebenfalls zu ökonomischen Verlusten führt und eine zusätzliche Streckenbelastung in der Fahrbelegung darstellt. In besonderen Fällen, wurden Leistungsverluste im Transportaufkommen in Kauf genommen, wodurch Grenzen im Leistungsfahrbetrieb gegeben sind. Bei Verlassen eines bestimmten Fahrdrahtspannungsabschnittes durch die Zugeinheit, ist ein Traktionswechsel erforderlich, wobei im Regelfall eine Auslastung der E-Lok nicht gegeben ist.As a further option in uphill sections, if no double-locomotive deployment is possible, the towing load is reduced, which also leads to economic losses and represents an additional line load in the driving occupancy. In special cases, power losses in the transport volume were accepted, which limits the performance of the vehicle. When leaving a certain contact wire voltage section through the train unit, a change of traction is required, with a utilization of the electric locomotive is usually not given.

Object of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Mehrsystem-E-Lok für schwere Zugeinheiten zu schaffen, die es ermöglicht, die Anhängelasten bei Verkürzung der Umlaufzeiten von Zugeinheiten zu erhöhen und die Transportkosten zu senken.The object of the invention is to provide a multi-train heavy train unit E-locomotive which makes it possible to increase the tow loads while shortening the turnaround time of train units and to reduce the transportation costs.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, eine Mehrsystem-E-Lok für schwere Zugeinheiten zu entwickeln, welche bei Gleichspannung von Industrienetzen eine erhöhte Zugkraft aufweist und auch im Wechselspannungsbereich von Staatsbahnen verkehren kann.The invention has for its object to develop a multi-system electric locomotive for heavy train units, which has an increased tensile force at DC voltage of industrial networks and can also operate in the AC range of state railways.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zwei Mehrsystemlokomotiven oder eine Wechselstrom lokomotive mit Kommutatormotoren und eine Gleichstromlokomotive als Verband miteinander mechanisch und elektrisch derart gekuppelt werden, daß die spannungsfesten Gleichstrommotoren im Gleichstromnetz mit den Wechselstrommotoren in Reihe geschaltet sind, bzw. parallele Gruppen von Motoren in Reihenschaltung verknüpft sind.According to the invention, this object is achieved in that two multi-system locomotives or an AC locomotive with commutator and a DC locomotive as a dressing are mechanically and electrically coupled together so that the voltage-resistant DC motors are connected in DC network with the AC motors in series, or parallel groups of motors in Series connection are linked.

Vorteilhaft sind zwischen den beiden Lokomotiven alle bzw. ein Teil der Waggons angeordnet, um die Hakenlasten zu verringern.Advantageously, all or part of the wagons are arranged between the two locomotives in order to reduce the hook loads.

Im Gleichstromnetz sind die Gleichstrommotoren immerzuerst vor den Wechselstrommotoren einzeln oder in Gruppen in Reihe geschaltet, um die hohen Spannungen abzubauen, welche im 2,4KV bzw. 1,2 KV-Gleichspannungsnetz vorhanden sind.In the DC power system, the DC motors are always connected in series, individually or in groups, in front of the AC motors to relieve the high voltages present in the 2.4KV and 1.2KV DC power supply, respectively.

Bei zwei gekuppelten MehrsystemIoks wird der Gleichstrom zuerst zu den Gleichstrommotoren der einen Lok, dann in Reihe zu den Gleichstrommotoren der anderen Lok, anschließend in Reihe zu allen anderen Wechselstrommotoren geschaltet.With two coupled multi-system latches, the DC power is first switched to the DC motors of one locomotive, then in series with the DC motors of the other locomotive, then in series with all other AC motors.

Dabei können parallele Gruppen von Gleichstrommotoren gebildet werden.In this case, parallel groups of DC motors can be formed.

Zur Überwindung von Steigungsstrecken mit max. möglicher Anhängelast werden für verschiedene Fahrdrahtspannungen im Transportablauf zwei Mehrbereichslokomotiven als E-Lok-Verband bzw. eine Wechselstrom- und Gleichstromlokomotive in der Form mechanisch und elektrisch gekuppelt, daß die beiden Lokomotiven im Zugverband zwischen den Wagen getrennt angeordnet, aber elektrisch über Kuppelverbindungen zu einem mechanischen, elektrischen Differential zusammengeschaltet und alle Fahrmotoren mit Gleichstrom betrieben werden.To overcome gradients with max. possible trailer load are mechanically and electrically coupled for various contact wire voltages in the transport process two multi-range locomotives as electric locomotive or AC and DC locomotive in the form that the two locomotives in the train between the cars arranged separately, but electrically via dome connections to a mechanical , Electric differential interconnected and all traction motors are powered by DC.

Im Steigungsabschnitt wird die E-Lok-Kombination so geschaltet, daß alle Motoren ihr maximales Drehmoment abgeben und damit die maximale Zugkraft.In the slope section, the electric locomotive combination is switched so that all motors deliver their maximum torque and thus the maximum traction.

Die Anpassung des maximalen Drehmoments der Fahrmotoren auf die Antriebsräder, erfolgt zum einen durch geeignete Schaltungen der Fahrmotoren zu Parallel- und Reihenschaltung und zum anderen durch geeignete Anpassung der Motorendrehzahl und der Getriebeübersetzung sowie der Treibraddurchmesser. Die Auslegung der mechanischen Übertragungselemente erfolgt ebenfalls nach der Spannungsfestigkeit der Fahrmotoren und der maximalen zulässigen Gesamtgeschwindigkeit des E-Lok-Verbandes. Durch geeignete Kombination der mechanischen und elektrischen Größen der Gleich- und Wechselstromfahrmotoren, erzielt der Kombinations-E-Lokverband hohe Gebrauchswerteigenschaften für mehr mögliche Betriebsspannungen im Gleich- und Wechselstrombereich.The adaptation of the maximum torque of the traction motors on the drive wheels, on the one hand by suitable circuits of the traction motors for parallel and series connection and on the other by suitable adaptation of the engine speed and the gear ratio and the Treibraddurchmesser. The design of the mechanical transmission elements is also based on the dielectric strength of the traction motors and the maximum permissible overall speed of the electric locomotive service. By a suitable combination of the mechanical and electrical parameters of the DC and AC traction motors, the combination electric power unit achieves high utility value characteristics for more possible operating voltages in the DC and AC range.

Nach Überwindung der Steilstrecken, kann der Lokverband auf die zweite Systemspannung umgeschaltet werden₍ohne das dieAfter overcoming the steep sections, the Lokverband can be switched to the second system voltage ₍ without the

Zugeinheit getrennt werden muß. Ferner besteht die Möglichkeit, beide Lokomotivsysteme mit einem Teil des Zugverbandes zu trennen um so jede Einheit nur in einem ihr zugeordneten Spannungsbereich zu betreiben. Die elektrische und mechanische Kupplung kann durch geeignete Steckverbindungen und Umschalteinrichtungen gewährleistet werden. Durch die Kombination der Anordnung der elektrischen Parallelschaltung der spannungsfesten Gleichstromfahrmotoren mit den in Reihe geschalteten Wechselstromfahrmotoren wurden durch den mechanischen Aufbau in Drehgestellen der Unterwagen sowie der einzelnen Getriebeübersetzungen zwischen den Gleich- bzw. Wechselstromfahrmotoren so angeordnet, daß zum einen die Drehmomente aller Fahrmotoren ca. gleich groß sind. Die Gleichstromfahrmotoren entwickeln ihr max. Moment vom Gesamtstrom von I gegenüber den Wechselstromfahrmotoren. Alle Fahrmotoren wurden über Getriebe und Treibräder mit der Schiene fest miteinander verbunden. Durch geeignete Dimensionierung der Getriebeübersetzung zwischen Fahrmotor und Treibrad werden die Motordrehzahlen so gewählt, daß Spannungsteilung zwischen den Gleich- und Wechselstromfahrmotoren im direkten Verhältnis zwischen Motordrehzahl und Spannungsbeaufschlagung erfolgt. Entsprechend der elektrischen Anordnung geben alle Fahrmotoren bei Nennleistung ihr max. Drehmoment ab. Die Spannungsverteilung auf die einzelnen Gleich- und Wechselstromfahrmotoren ist eine Funktion der Getriebeübersetzung und der Drehmomente.Train unit must be disconnected. It is also possible to separate both locomotive systems with a part of the train so as to operate each unit only in a voltage range associated with it. The electrical and mechanical coupling can be ensured by suitable connectors and switching devices. By combining the arrangement of the electrical parallel connection of the voltage-resistant DC traction motors with the series AC drive motors were arranged by the mechanical structure in bogies of the undercarriage and the individual gear ratios between the DC and AC drive motors so that on the one hand the torques of all traction motors approximately equal are big. The DC traction motors develop their max. Moment of the total current of I compared to AC traction motors. All traction motors were firmly connected with each other via gears and drive wheels with the rail. By suitable dimensioning of the gear ratio between traction motor and drive wheel, the engine speeds are selected so that voltage division between the DC and AC traction motors takes place in the direct ratio between engine speed and voltage application. According to the electrical arrangement, all traction motors give their max. Torque off. The voltage distribution on the individual DC and AC traction motors is a function of the gear ratio and the torques.

Die Fahrgeschwindigkeit der Lokomotive bei Nenndrehmoment ist proportional der Gesamtmotorspannung bzw. Motorteilspannung.The driving speed of the locomotive at nominal torque is proportional to the total motor voltage or partial motor voltage.

Durch die erfindungsgemäße Lösung werden folgende Bedingungen erfüllt:The solution according to the invention fulfills the following conditions:

1. Alle Motordrehmomente bei Nennleistung und Nenndrehzahl sind gleich.1. All motor torques at rated power and rated speed are the same.

2. Alle Fahrmotoren wurden mechanisch fest über Treibräder, Getriebe und die Fahrschiene verbunden (stabiles Differential).2. All traction motors were mechanically fixed via drive wheels, gearbox and the rail (stable differential).

3. Die Motorteilspannungen sind direkt proportional der Motordrehzahlen. Die Motordrehzahl ist direkt proportional der Getriebeübersetzung und dem Treibraddurchmesser.3. The engine sub-voltages are directly proportional to the engine speeds. The engine speed is directly proportional to the gear ratio and the drive wheel diameter.

4. Der Spannungsabbau wird so vorgenommen, daß zunächst die spannungsfesten Motoren gegen das Erdpotential geschaltet werden.4. The voltage reduction is carried out so that initially the voltage-resistant motors are switched to the ground potential.

5. Die Wechselstrommotoren mit niedrigen Isolationswerten gegen das Erdpotential werden nach Abbau zu hoher Spannungsbeaufschlagung mit zulässigen Teilspannungen beauflagt.5. The AC motors with low insulation values against the ground potential are subjected to allowable partial voltages after breaking down to high voltage application.

embodiment

Figur 1FIG. 1

Die beiden Elektrolokomotiven 1 und 2 sind als Mehrsystemloks ausgebildet und wurden über eine Wagenzugeinheit 3 mit „n" mechanischen Kupplungen zwischen den Punkten 4 und 5 miteinander verbunden. Über die Stromabnehmer 6 wird die Fahrdrahtspannung von der Fahrleitung 7 auf die gemeinsame Verteilerschiene 8 übertragen. Entsprechend der Vorwahlspannung wird für Gleichstrom der Schalter 9 zugeschaltet und die Gleichstromfahrmotoren 50,60 parallel und über die Kuppelverbindungen zwischen den Anschlußpunkten 13 und 14zu den parallel geschalteten Gleichstromfahrmotoren 90,100, 110,120 elektrische Kuppelverbindungen zwischen 15,16 und den Wechselstromfahrmotoren 40,30, 20,10 zur Fahrschiene 17 angeschlossen.The two electric locomotives 1 and 2 are designed as multi-system locomotives and were connected to one another via a carriage-pull unit 3 with "n" mechanical couplings between the points 4 and 5. The contact-wire voltage is transmitted from the contact line 7 to the common busbar 8 via the current collectors 6 the DC voltage is switched on for DC the switch 9 and the Gleichstromfahrmotoren 50,60 in parallel and via the dome connections between the connection points 13 and 14 to the parallel DC traction motors 90,100, 110,120 electrical dome connections between 15,16 and the AC traction motors 40,30, 20,10 to Running rail 17 connected.

Mittels der Steuereinheiten 18 und 19 verbunden über die Kuppeleinheit 23-24 erfolgt die Umsteuerung der Fahrmotorengruppenschaltung auf die jeweilige Fahrdrahtspannung.By means of the control units 18 and 19 connected via the coupling unit 23-24, the reversal of the traction motor group circuit takes place on the respective contact wire voltage.

Die Antriebsachsen 12-42,92-122 der Wechselstromfahrmotoren 10-40,90-120 werden mittels Getriebe 11-41,91-121 über die Fahrschiene 17 verbunden. Ebenfalls werden die Antriebsachsen 52-82 der Gleichstromfahrmotoren 50-80 mit den Getrieben 51-81 über die Fahrschiene 17 verbunden. Die Übersetzungsverhältnisse der Getriebe 11-41,91-121 und 51-81 sowie die Durchmesser der Antriebsräder 12-42,92-122 und 52-82 werden dem Drehzahl-, Drehmomenten- und Spannungsverhalten der Fahrmotoren 10-120 angepaßt. Die Steuereinheiten 18/19 können jeweils getrennt für Einzelfahrweise der Lokomotive 1 und 2 gesteuert werden.The drive axles 12-42, 92-122 of the AC traction motors 10-40, 90-120 are connected by means of gears 11-41, 91-121 via the running rail 17. Also, the drive axles 52-82 of the DC traction motors 50-80 are connected to the gears 51-81 via the running rail 17. The gear ratios of the gears 11-41,91-121 and 51-81 and the diameter of the drive wheels 12-42,92-122 and 52-82 are adapted to the speed, torque and voltage behavior of the traction motors 10-120. The control units 18/19 can each be controlled separately for single mode locomotive 1 and 2.

Figur 2FIG. 2

Die Schaltungsanordnung sieht wahlweise die Möglichkeit der getrennten Fahrweise z. B. mit Wechselstrom vor. Von derThe circuit arrangement optionally provides the possibility of separate driving z. B. with AC before. Of the

Gleichstromschalters 9 zugeschaltet. Mit dem Schalttransformator 27 bzw. 28 wird den Wechselstromfahrmotoren 10,20,30,40 die erforderliche Motorenspannung geschaltet und mit Fahrschiene 17 verbunden. Mittels der Steuereinheit 18 und 19 erfolgt die Gruppenumschaltung und die Gleichstromfahrmotoren 50,60 werden hierbei vollkomen getrennt. Analog kann die Lokomotive2 geschaltet werden.DC switch 9 connected. With the switching transformer 27 and 28, the AC motor 10,20,30,40 the required motor voltage is switched and connected to the rail 17. By means of the control unit 18 and 19, the group switching and the Gleichstromfahrmotoren 50,60 are here vollkomen separated. Analogously, the locomotive2 can be switched.

Figur 3FIG. 3

In Steigungsstrecken,z.B. im Tagebau, wo mit Gleichstrom gefahren werden muß, kann eine Wechselstromlokomotive 1 mitIn gradients, z. in the open pit, where must be driven with DC, can an AC locomotive 1 with

einer Gleichstromlokomotive 2 über eine Wagenzugeinheit 3 mechanisch und elektrisch gekuppelt werden.a DC locomotive 2 via a carriage assembly 3 mechanically and electrically coupled.

Im Gleichstrombereich wird von der Fahrleitung 7 über den Stromabnehmer 5, dem Leistungsschalter 29 dieIn the DC range of the catenary 7 via the current collector 5, the power switch 29 is the

Gleichstromfahrmotoren 70,80 in Parallelschaltung mit dem parallel geschalteten Gleichstromfahrmotoren 50,60 in Reihe über die Kuppelverbindungen zwischen den Punkten 14,13 mit den Wechselstromfahrmotoren 10-40 zur Fahrschiene 17DC traction motors 70,80 in parallel with the parallel-connected DC traction motors 50,60 in series via the dome connections between the points 14,13 with the AC traction motors 10-40 to the rail 17th

geschaltet.connected.

Durch elektrische Verknüpfungen der Steuereinheiten 18,19 wird ausgeschlossen, daß ein Zuschalten desBy electrical connections of the control units 18,19 is excluded that a connection of the

Wechselstromschalters 25 möglich ist.AC switch 25 is possible.

Nach Überwindung der Steigungsstrecke, kann dann auch je nach Art der Fahrdrahtspannung, die Lokomotive 1 bzw. 2 elektrisch und/oder mechanisch getrennt gefahren werden.After overcoming the slope distance, then depending on the type of contact wire voltage, the locomotive 1 or 2 can be driven electrically and / or mechanically separated.

Claims

Invention claim:

1. Multi-system electric locomotive for heavy train units using two train-moving multi-system locomotives or an AC and a DC locomotive, characterized in that in the DC network, the voltage-resistant DC motors (50), (60), (70) and / or ( 80) are connected in series with the AC motors (10) to (40) and / or (90) to (120), wherein the DC motors (50) and (60) or (70) and (80) can be connected in parallel groups are and are always arranged in the series against the ground potential first.

2. multi-system electric locomotive according to item 1, characterized in that between E-locomotive (1) and electric locomotive (2) a wagon-pulling unit (3) is provided and electrical connection couplings (13) and (14), (15) and (16) and (23) and (24) are arranged for current transmission.