DE102004008485B3

DE102004008485B3 - Dieselelektrische Lokomotive

Info

Publication number: DE102004008485B3
Application number: DE102004008485A
Authority: DE
Inventors: Christian Gritsch
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2004-02-20
Filing date: 2004-02-20
Publication date: 2005-08-04
Anticipated expiration: 2024-02-21
Also published as: US7213520B2; US20050183623A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine dieselelektrische Lokomotive, wobei mit einem Dieselmotor (1) ein Hauptgenerator (2) für eine Antriebsvorrichtung (3) und ein Hilfsgenerator (7) für Hilfsgeräte (6) verbunden sind. Der Hauptgenerator (2) steht über einen ersten Gleichrichter (4) mit dem Gleichstromtraktionszwischenkreis (5) der Antriebsvorrichtung (3) in Verbindung. Es ist vorgesehen, dass der Hilfsgenerator (7) über einen zweiten Gleichrichter (8) mit einem Gleichstromhilfsbetriebezwischenkreis (9) für die Hilfsgeräte (6) verbunden ist. Der Hauptgenerator (2) ist über den Gleichrichter (4) und einen DC/DC-Wandler (10) ebenfalls mit dem Gleichstromhilfsbetriebezwischenkreis (9) verbunden.

Description

Die Erfindung betrifft eine dieselelektrische Lokomotive, wobei mit einem Dieselmotor ein Hauptgenerator für eine Antriebsvorrichtung und ein Hilfsgenerator für Hilfsgeräte verbunden sind, wobei der Hauptgenerator über einen ersten Gleichrichter mit dem Gleichstromtraktionszwischenkreis der Antriebsvorrichtung verbunden ist.

Aus der DE 42 17 303 A1 ist ein Lüfteraggregat bekannt, das von einem Hilfsbetriebenetz versorgt wird. Das Lüfteraggregat dient zum Kühlen eines Dieselmotores in einer dieselelektrischen Lokomotive. Zur Versorgung des Hilfsbetriebenetzes mit elektrischer Energie dient ein Hilfsgenerator. Angetrieben wird das Lüfteraggregat durch einen Motor.

Bei dieselelektrischen Lokomotiven, insbesondere bei solchen nordamerikanischer Bauart, sind zur Versorgung der Hilfsgeräte ein oder mehrere Drehstromhilfsgeneratoren vorhanden, die mit dem Dieselmotor verbunden sind. Im vom Hilfsgenerator gespeisten elektrischen Netz für die Hilfsgeräte kommt es dabei zu Schwankungen der Spannung und der Frequenz infolge der sich verändernden Drehzahl des Dieselmotors. Es ist daher bisher üblich, dass den Hilfsgeräten Schütze, Umrichter oder Phasenanschnittssteuerungen vorgeschaltet sind.

Um die Hilfsgeräte ständig mit elektrischer Energie versorgen zu können, ist es bisher notwendig, dass der Dieselmotor stets mit entsprechend hoher Drehzahl betrieben wird. Sogar dann, wenn die Lokomotive gebremst wird und folglich die Antriebsvorrichtung keine Energiezufuhr benötigt, muss allein für die Hilfsgeräte der Dieselmotor mit entsprechender Drehzahl weiterbetrieben werden. Die Drehzahl des Dieselmotors ist also zeitweise allein durch die Hilfsgeräte bestimmt. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, dass bei einem Ausfall des Hilfsgenerators die Hilfsgeräte nicht versorgt werden können. Dann ist die gesamte Lokomotive nicht betriebsfähig, da die Hilfsgeräte für einen ordnungsgemäßen Betrieb erforderlich sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine dieselelektrische Lokomotive anzugeben, die insgesamt weniger störanfällig ist und darüber hinaus über eine Fahrstrecke gemittelt, insbesondere aber im Bremsbetrieb, weniger Dieseltreibstoff als eine Lokomotive mit vergleichbarer Leistung verbraucht.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass der Hilfsgenerator über einen zweiten Gleichrichter mit einem Gleichstromhilfsbetriebezwischenkreis der Hilfsgeräte verbunden ist und dass der Hauptgenerator über den ersten Gleichrichter und einen DC/DC-Wandler mit dem Gleichstromhilfsbetriebezwischenkreis verbunden ist.

Zur Speisung des Gleichstromhilfsbetriebezwischenkreises dient in der Hauptsache der Hilfsgenerator. Es ist aber auch eine zweite redundante Einspeisemöglichkeit in den Gleichstromhilfsbetriebezwischenkreis gegeben. Dafür steht der dem Hauptgenerator nachgeordnete erste Gleichrichter außer mit dem Gleichstromtraktionszwischenkreis über einen DC/DC-Wandler mit dem Gleichstromhilfsbetriebezwischenkreis in Verbindung. Der DC/DC-Wandler dient dazu, die höhere Spannung, die für die Antriebsvorrichtung notwendig ist, in eine niedrigere Spannung für die Hilfsgeräte umzuwandeln.

Es wird der Vorteil erzielt, dass zur Versorgung der Hilfsgeräte zwei redundante Möglichkeiten gegeben sind, so dass selbst bei einem Ausfall des Hilfsgenerators die Hilfsgeräte weiter versorgt werden können.

Ein noch wesentlicherer Vorteil ist dadurch gegeben, dass dann, wenn die Lokomotive gebremst wird, der Dieselmotor ausgeschaltet oder im Leerlauf betrieben werden kann, wodurch Dieseltreibstoff eingespart wird. Die weiterhin notwendige Versorgung der Hilfsgeräte mit elektrischer Energie erfolgt dann dadurch, dass der Motor der Antriebsvorrichtung im generatorischen Betrieb elektrische Energie erzeugt, die über den dem Motor in der Antriebsvorrichtung zugeordneten Umrichter und den DC/DC-Wandler in den Gleichstromhilfsbetriebezwischenkreis und damit zu den Hilfsgeräten gelangt.

Auch bei einer niedrigen Drehzahl des Dieselmotors, die allein über den Hilfsgenerator nicht für eine ausreichende Versorgung der Hilfsgeräte ausreichen würde, kann eine trotzdem ausreichende Versorgung gewährleistet sein, indem ein Teil der benötigten Energie vom Hauptgenerator über den ersten Gleichrichter und den DC/DC-Wandler in den Gleichstromhilfsbetriebezwischenkreis eingespeist wird. Die Drehzahl des Dieselmotors braucht also nicht allein wegen der Versorgung der Hilfsgeräte gesteigert zu werden.

Mit der dieselelektrischen Lokomotive nach der Erfindung wird der Vorteil erzielt, dass eine Steigerung der Leistung des Dieselmotores und damit des Treibstoffverbrauchs nicht ausschließlich für die Hilfsgeräte notwendig wird. Außerdem ist durch eine redundante Versorgung der Hilfsgeräte auch dann noch ein Betrieb der Lokomotive möglich, falls der Hilfsgenerator ausgefallen sein sollte.

Beispielsweise ist der Gleichstromhilfsbetriebezwischenkreis mit einem entsprechenden Gleichstromhilfsbetriebezwischenkreis einer angekoppelten Lokomotive verbunden.

Damit wird der Vorteil erzielt, dass die Energieversorgung für Hilfsgeräte einer Lokomotive auch von einer angekoppelten zweiten Lokomotive kommen kann, falls die Versorgung in der ersten Lokomotive wegen eines Fehlers nicht gewährleistet ist. Bei einem schweren Zug bilden nämlich häufig mehrere Lokomotiven einen Traktionsverband.

Beispielsweise ist unmittelbar mit dem Hilfsgenerator ein Motor für einen Lüfter verbunden, der einem Kühler des Dieselmotors zugeordnet ist.

Beispielsweise sind Schütze zwischen Hilfsgenerator und Motor vorhanden.

Dieser Lüfter wird nur dann mit Energie versorgt, wenn auch der Hilfsgenerator arbeitet. Ein weiterer Motor für einen Lüfter ist elektronisch angesteuert vom Gleichstromhilfsbetriebezwischenkreis gespeist und somit stets funktionsbereit. Es wird der Vorteil erzielt, dass eine aufwändige Lüftersteuerung und damit elektronische Bauteile eingespart werden können, weil durch die Kombination der beiden Lüfter jede erforderliche Luftmenge bereitgestellt werden kann. Insbesondere wird dadurch, dass nur dem weiteren Motor und nicht dem mit dem Hilfsgenerator verbundenen Motor ein Umrichter vorgeschaltet ist ein Umrichter eingespart. Falls beim Bremsen der Dieselmotor ausgeschaltet sein sollte, ist der mit dem Hilfsgenerator verbundene Lüfter nicht in Betrieb. Das kann aber akzeptiert werden, weil dann nur eine relativ geringe Kühlung des Dieselmotors erforderlich ist.

Mit der dieselelektrischen Lokomotive nach der Erfindung wird der Vorteil erzielt, dass die Hilfsgeräte auch dann mit elektrischer Energie versorgt werden können, wenn während des Bremsens oder bei Bergabfahrten der Dieselmotor der Lokomotive ausgeschaltet sein sollte. Darüber hinaus steht eine redundante Energieversorgung für die Hilfsgeräte vorteilhaft zur Verfügung.

Ausführungsbeispiele für die dieselelektrische Lokomotive nach der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert:
1 zeigt eine Energieversorgungsschaltung für eine dieselektrische Lokomotive nach der Erfindung.
2 zeigt die gleiche Energieversorgungsschaltung, jedoch mit Anschlüssen am Hilfsgenerator für einen Motor, der einen Lüfter betreiben soll.
In 1 und auch in 2 ist ein Dieselmotor 1 einer dieselelektrischen Lokomotive mit einem Hauptgenerator 2 ver bunden. Dieser dient zum Betreiben der Antriebsvorrichtung 3 und ist dazu über einen ersten Gleichrichter 4 mit einem Gleichstromtraktionszwischenkreis 5 verbunden, an den die Antriebsvorrichtung 3 angeschlossen ist. Die Antriebsvorrichtung 3 umfasst einen Umrichter und einen Motor.
Zum Betreiben verschiedener Hilfsgeräte 6, die beispielsweise Gebläse oder Heizungen sein können, ist der Dieselmotor 1 auch mit einem Hilfsgenerator 7 verbunden. Dieser Hilfsgenerator 7 ist elektrisch über einen zweiten Gleichrichter 8 mit einem Gleichstromhilfsbetriebezwischenkreis 9 verbunden, mit dem die Hilfsgeräte 6, die vorgeschaltete Bauteile, wie zum Beispiel Wandler umfassen, in Verbindung stehen.
Um die Hilfsgeräte 6 auch dann mit elektrischer Energie versorgen zu können, wenn der Hilfsgenerator 7 nicht in Betrieb sein sollte, steht der erste Gleichrichter 4, der eingangsseitig mit dem Hauptgenerator 2 in Verbindung steht, über einen DC/DC-Wandler 10 ebenfalls mit dem Gleichstromhilfsbetriebezwischenkreis 9 in Verbindung. Der DC/DC-Wandler 10 ist notwendig, da der Gleichstromhilfsbetriebezwischenkreis 9 eine andere Spannung als der Gleichstromtraktionszwischenkreis 5 benötigt.
Es ist eine redundante Versorgung der Hilfsgeräte 6 mit elektrischer Energie gegeben. Auch dann, wenn beim Bremsen der Lokomotive der Dieselmotor 1 ausgeschaltet sein sollte, steht elektrische Energie für den Gleichstormhilfsbetriebezwischenkreis 9 zur Verfügung, weil der Elektromotor der Antriebsvorrichtung 3 durch den noch rollenden Zug generatorisch arbeitet und somit elektrische Energie über den in der Antriebsvorrichtung 3 vorhandenen Umrichter und über den DC/DC-Wandler 10 für die Hilfsgeräte 6 bereitstellt.
An den Gleichstromhilfsbetriebezwischenkreis 6 kann beidseitig über Kupplungen 11 ein entsprechender Gleichstromhilfsbetriebezwischenkreis einer angekoppelten anderen Lokomotive angeschlossen sein. Folglich können die Hilfsgeräte 6, falls der Zug von zwei oder mehreren Lokomotiven gezogen wird, auch von einer angekoppelten Lokomotive aus versorgt werden.
Nach 2 ist zusätzlich unmittelbar mit dem Hilfsgenerator 7 über Anschlüsse 12 oder Schütze ein Motor 13 für einen Lüfter angeschlossen. Dieser Lüfter dient zum Kühlen des Dieselmotores 1. Als eines der Hilfsgeräte 6 ist ein weiterer Motor für einen anderen Lüfter, der zum Kühlen des Dieselmotors dient, elektronisch gesteuert und an den Gleichstromhilfsbetriebezwischenkreis 9 angeschlossen. Wenn beim Bremsen oder bei einer Bergabfahrt der Lokomotive der Dieselmotor 1 ausgeschaltet ist oder im Leerlauf betrieben wird, kann der mit dem weiteren Motor betriebene elektronisch angesteuerte Lüfter die erforderliche Kühlleistung allein erbringen. Der mit dem Motor 13 verbundene Lüfter ist dann nämlich, da der Hilfsgenerator 7 keine elektrische Energie liefert, außer Betrieb.
Es ist eine redundante Energieversorgung für die Hilfsgeräte 6 gegeben. Außerdem kann der Dieselmotor 1 auch während der Fahrt ausgeschaltet werden, da dann generatorisch in der Antriebsvorrichtung 3 erzeugte elektrische Energie vorteilhaft auch für die Hilfsgeräte 6 zur Verfügung steht.

Claims

Dieselelektrische Lokomotive, wobei mit einem Dieselmotor (1) ein Hauptgenerator (2) für eine Antriebsvorrichtung (3) und ein Hilfsgenerator (7) für Hilfsgeräte (6) verbunden sind, wobei der Hauptgenerator (2) über einen ersten Gleichrichter (4) mit dem Gleichstromtraktionszwischenkreis (5) der Antriebsvorrichtung (3) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsgenerator (7) über einen zweiten Gleichrichter (8) mit einem Gleichstromhilfsbetriebezwischenkreis (9) der Hilfsgeräte (6) verbunden ist und dass der Hauptgenerator (2) über den ersten Gleichrichter (4) und einen DC/DC-Wandler (10) mit dem Gleichstromhilfsbetriebezwischenkreis (9) verbunden ist.
Dieselelektrische Lokomotive nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichstromhilfsbetriebezwischenkreis (9) mit einem entsprechenden Gleichstromhilfsbetriebezwischenkreis einer angekoppelten Lokomotive verbunden ist.
Dieselelektrische Lokomotive nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar mit dem Hilfsgenerator (7) ein Motor (13) für einen Lüfter verbunden ist, der einem Kühler des Dieselmotors (1) zugeordnet ist.