DE69004117T2 - Elektrische Lokomotive. - Google Patents

Description

Hintergrund der Erfindung
• Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Lokomotive sowie ein Verfahren, um eine elektrische Lokomotive auszurüsten.
• Eine herkömmliche elektrische Lokomotive, wie sie in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 87-131862 gezeigt ist, weist elektrische Geräte auf, die gemäß dem Fluß des elektrischen Stromes in Fahrrichtung eines Wagenaufbaus des elektrischen Lokomotivaufbaus angeordnet sind, wobei man der Ausstattung und Verdrahung Rechnung trägt.
• In der oben erwähnten, bekannten Anordnung sind die jeweiligen elektrischen Geräte einzeln am Wagenaufbau angebracht, so daß ein Arbeitsraum zum Montieren eines jeden elektrischen Gerätes am Wagenaufbau und zum Verdrahten der jeweiligen elektrischen Geräte rund um jedes elektrische Gerät hergestellt werden muß. Deshalb wird der Raum zur Einrichtung der elektrischen Geräte im Wagenaufbau erhöht, und der Wagenaufbau war gezwungen, länger gemacht zu werden. Ferner konnten Drähte, die elektrisch die Verbindungen zwischen den jeweiligen elektrischen Geräten herstellen, nicht verkürzt werden, und als Ergebnis war sowohl die Verringerung im Drahtgewicht als auch die Abnahme im elektrischen Widerstand der Drähte beschränkt. Zusätzlich waren die unterschiedlichen elektrischen Geräte natürlich unterschiedlich in ihrer Starrheit und auch in ihrem Schwingungsverhalten, das während der Fahrt des Wagenaufbaus verursacht wurde, so daß flexible Drähte oder dergleichen, die die relative Versetzung zwischen diesen zulassen konnten, verwendet werden mußten, um die jeweiligen elektrischen Geräte zu verbinden, und eine periodische Überprüfung auf Losewerden von Anschlüssen usw. und Wartung sowie das Ersetzen verschlissener Drähte war erforderlich.
Zusammenfassung der vorliegenden Erfindung
• Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine elektrische Lokomotive vorzusehen, in der der Raum zum Einbau elektrischer Geräte im Wagenaufbau verringert ist und die Länge der Drähte, die erforderlich sind, um eine elektrische Verbindung zwischen den jeweiligen elektrischen Geräten herzustellen, kürzer gemacht werden kann.
• Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Ausstatten einer elektrischen Lokomotive vorzusehen, worin der Einbau elektrischer Geräte mühelos bewirkt werden kann.
• Eine elektrische Lokomotive gemäß der vorliegenden Erfindung ist, kurz gesagt, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Geräte, die im Aufbau der elektrischen Lokomotive angebracht werden müssen, einem Energieversorgungsblock zugeordnet sind, worin das elektrische Gerät oder die elektrischen Geräte, die die elektrische Stromversorgung betreffen, als integrierte Einheit montiert sind, und zumindest einem regelungsbezogenen Geräteblock zugeordnet sind, worin die elektrischen Geräte, die die Bremssteuerung betreffen, zu einer integrierten Einheit oder zu Einheiten zusammengefaßt sind, wobei die Blöcke einzeln am Fahrzeugaufbau angebracht sind.
• Die elektrischen Geräte in jedem Block sind als eine integrierte Einheit zusammengefaßt, so daß der Raum, der von den elektrischen Geräten in jedem Block eingenommen wird, in hohem Umfang verringert werden kann, und ein ausreichender Arbeitsraum rund um jeden Block ohne Erweiterung des Fahrzeugaufbaus vorgesehen werden kann. Die elektrischen Vorrichtungen, die zu einer integrierten Einheit montiert sind, können elektrisch miteinander mit kürzeren elektrischen Leitern oder Drähten verbunden werden.
• Ferner können die elektrischen Geräte in jedem Block außerhalb des Fahrzeugaufbaus zusammenmontiert werden, zusammen mit der Verdrahtung zwischen den jeweiligen elektrischen Geräten in jedem Block. Deshalb kann die Leichtikeit und Wirksamkeit der Ausstattungsarbeit in hohem Umfang verbessert werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
• Fig. 1 ist eine schematische Darstellung des Hauptteils einer elektrischen Lokomotive gemäß der vorliegenden Erfindung;
• Fig. 2 ist eine Draufsicht auf eine elektrische Lokomotive von einer Linie 2-2 in Fig. 1 her; und
• Fig. 3 ist eine Draufsicht auf einen Teil einer elektrischen Lokomotive, die ein Beispiel der Anordnung elektrischer Einrichtungen zeigt.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
• Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend detaillierter beschrieben, wobei auf ein Ausführungsbeispiel Bezug genommen wird, das in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist.
• Fig. 1 und 2 zeigen ein Beispiel einer Wechselstrom- Gleichstrom-Doppelzweck-Elektrolokomotive.
• Die elektrische Lokomotive, die in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, weist ein Paar Laufgestelle und einen Wagenaufbau 1 auf, der auf den Laufgestellen 16A, 16B angebracht ist. Die Laufgestelle 16A, 16B umfassen jeweils Räder 2 bzw. Fahrmotoren 3 zum Antreiben der Räder 2. Der Wagenaufbau 1 ist mit einer Anzahl elektrischer Geräte versehen, die in zwei oder mehr Blöcke der Art nach aufgeteilt und diesen zugeordnet sind. Strom, der von Oberleitungsdrähten 18 durch Scherenstromabnehmer 17A, 17B entnommen wird, wird den Fahrmotoren 3 durch die elektrischen Geräte zugeführt, um eine Zugkraft auf die Räder aufzubringen.
• Einer der Blöcke ist ein Stromversorgungsblock 4 und die anderen sind Regler- oder regelungsbezogene Geräteblöcke 9A, 9B. Der Stromversorgungsblock 4 ist an einem mittigen Abschnitt in Längsrichtung des Wagenaufbaus 1 beispielsweise zwischen den beiden Laufgestellen 16A, 16B in jenem Fall angeordnet, daß zwei Laufgestelle verwendet werden, um den Wagenaufbau 1 zu tragen, und die Reglerblöcke 9A, 9B sind an der Vorder- und Hinterseite des Stromversorgungsblocks 4 in Längsrichtung des Wagenaufbaus 1 angeordnet.
• Der Stromversorgungsblock 4 besteht aus sog. strombezogenen Vorrichtungen aus Höchstspannungsvorrichtungen 5A und 5B, einem Transformator 6, Hochgeschwindigkeits-Stromkreisunterbrechern 7A und 7B, Gleichrichtern 8A und 8B usw., und der Block 4 hat die Funktion der elektrischen Stromversorgung.
• Die Reglerblöcke 9A, 9B auf beiden Seiten des Blocks 4 weisen Regler 10A und 10B, Bremswiderstände 11A und 11B, Dreiphasen-Wechselstrom-Wandler 12A und 12B usw. auf.
• Ein konkreteres Beispiel des Stromversorgungsblocks 4 und der regelungsbezogenen Geräteblöcke 9A und 9B ist in Fig. 3 gezeigt. In Fig. 3 besteht der Stromversorgungsblock 4 aus Scherenstromabnehmer-Trennschaltern 501A, 501B, die elektrisch mit den Scherenstromabnehmer 17A, 17B verbunden sind, die auf dem Dach des Wagenaufbaus 1 angebracht sind, einem Stromkreisunterbrecher 7, der elektrisch mit den Scherenstromabnehmer-Trennschaltern 501A, 501B verbunden ist, um in einem Unfall die elektrische Stromversorgung zu unterbrechen, einem Blitzschutz 502, um es elektrischem Strom zu ermöglichen, zur Schiene hindurchzuströmen, so daß die Hochspannung nicht an die elektrischen Geräte angelegt wird, wenn die Oberleitungsdrähte oder die Scherenstromabnehmer getroffen werden, einem Transformator 6, um die Oberleitungsdrahtspannung von 20.000 V bis 25.000 V Wechselstrom in eine regelbare Spannung von beispielsweise 1.500 V zu transformieren, und Gleichrichtern 8A, 8B, um den Wechselstrom zur Erzeugung von Gleichstrom gleichzurichten. Diese elektrischen Geräte sind symmetrisch im Hinblick auf eine Linie L angeordnet, die senkrecht ist zur Längsrichtung des Wagenaufbaus 1 und die Mitte des Blockes 4 durchsetzt. Die regelungsbezogenen Geräteblöcke 9A, 9B bestehen jeweils aus Glättungsdrosseln 101A, 101B, die elektrisch an die Gleichrichter 8A, 8B des Stromversorgungsblockes angeschlossen sind, um die Schwankung des Spannungsstroms der Stromversorgung vom Stromversorgungsblock her zu glätten, Dreiphasen-Wechselstrom-Wandlern 12A, 12B, um Dreiphasen-Stromversorgungen aus der Gleichstromversorgung zu bilden, um die Antriebsmotoren 3 zu betreiben, Filterkondensatoren 102A, 102B, die elektrisch an die Glättungsdrosseln 101A, 101B angeschlossen sind, um zeitweise elektrische Energie zu speichern, um die Bedingungen zum Steuern der Wechselstromwandler 12A, 12B zu erleichtern, Bremszerhackergeräten 103A, 103B, die an die Dreiphasen-Wechselstrom-Wandler angeschlossen sind, um die Spannung zu steuern, wenn mittels einer elektrischen Bremsung Bewegungsenergie in elektrische Energie umgewandelt wird, und Bremswiderständen 11A, 11B, um die elektrische Energie in Wärmeenergie umzuwandeln und hierbei ständig die Energie zu verbrauchen. Die regelungsbezogenen Vorrichtungsblöcke 9A und 9B sind im Hinblick auf den Stromversorgungsblock 4 symmetrisch angeordnet. Wie oben erwähnt, hat jeder der Blöcke 9A, 9B die Funktion, elektrischen Strom vom Stromversorgungsblock aufzunehmen, Spannung, elektrischen Strom, Stromfrequenz usw. zu ändern und das Drehmoment sowie die Drehzahl der Fahrmotoren 3 zu steuern, um die Fahrmotoren 3 zu betreiben.
• Die elektrischen Geräte in jedem der Blöcke 4, 9A und 9B sind miteinander zusammengebaut, so daß sie insgesamt einen Block oder eine Einheit bilden, und sind unter Verwendung von Kupferstäben 19 oder dergleichen elektrisch verbunden, so daß jeder der Blöcke 4, 9A und 9B insgesamt als eine Stromversorgung oder ein Regler wirksam ist. Der Stromversorgungblock 4 und die Reglerblöcke 9A und 9B sind durch Drähte oder flexible Leiter 13A und 13B verbunden, die flexibler sind als die Kupferstäbe 19. Beispielsweise ist es die Funktion des Stromversorgungsblockes 4, unentwegt elektrischen Strom, der von den Oberleitungsträgern 18 durch die Scherenstromabnehmer 17A, 17B als Wechselstrom oder Gleichstrom zugeführt wird, den Reglerblöcken 9A und 9B als Gleichstrom mit konstanter Spannung zuzuführen. Da in diesem Beispiel die elektrischen Geräte, die eine Hauptschaltung bilden und das Innere des Fahrzeugaufbaus 1 der elektrischen Lokomotive ausstatten, in drei Blöcken am Fahrzeugaufbau 1 angebracht sind, können sie durch einen zu öffnenden Abschnitt (nicht gezeigt), der im Dach des Fahrzeugaufbaus 1 vorgesehen ist, in den Fahrzeugaufbau 1 eingebracht werden und am Fahrzeugaufbau 1 anmontiert werden, wobei Durchgangsräume benutzt werden, die zwischen den jeweiligen Blöcken gebildet sind. Die Verdrahtung in jedem Block ist unter Verwendung der Oberseite, Unterseite und der beiden Seiten des Blocks fertiggestellt, bevor der Block auf dem Wagenaufbau 1 angebracht wird, und somit ist irgendein spezieller Raum zur Verdrahtung in jenem Block nicht erforderlich. Die elektrischen Geräte in den jeweiligen Blöcken 4, 9A, 9B liegen eng beieinander, und somit kann die Länge der Verdrahtung und der von den elektrischen Geräten in Anspruch genommene Raum in hohem Umfang verringert werden.
• Was außerdem die jeweiligen Blöcke 4, 9A und 9B angeht, sind elektrische Geräte in den jeweiligen gemeinsamen Rahmen oder Montagesockeln 14, 15A und 15B zusammen mit dem elektrischen Anschluß außerhalb des Wagenaufbaus 1 montiert, bevor sie in den Wagenaufbau 1 eingebaut werden. Deshalb ist es lediglich erforderlich, die Blöcke 4, 9A, 9B in den Wagenaufbau 1 zum Zweck des Einbaus einzusetzen. Somit ist die Arbeit zum Einbau der elektrischen Vorrichtungen am Wagenaufbau 1 einfach, weil sie dadurch bewirkt wird, daß man die Montagesockel 14, 15A und 15B, woran die elektrischen Geräte angebracht sind, am Fahrzeugaufbau 1 befestigt.
• Bei dem oben erwähnten Ausführungsbeispiel sind zwei Reglerblöcke 9A, 9B zum Einbau auf beiden Seiten des Stromversorgungsblocks 4 benutzt, so daß eine Hälfte der gesamten Zugkraft der elektrischen Lokomotive dadurch entstehen kann, daß man einen der beiden regelungsbezogenen Geräteblöcke 9A, 9B betreibt, und einer oder beide der regelungsbezogenen Geräteblöcke können gemäß Betrieb unter leichter Last, Betrieb unter schwerer Last oder dem Gradienten einer Steigung betrieben werden. Es können jedoch die regelungsbezogenen elektrischen Geräte auch als ein einziger Reglerblock eingebaut werden.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Arbeitsraum zum Anbringen der elektrischen Geräte, die am Wagenaufbau einer elektrischen Lokomotive anzubringen sind, verringert werden, und die Einbauarbeit ist leicht. Im übrigen kann Dank der Verringerung des Arbeitsraumes oder Dank der Montage der elektrischen Geräte in enger Zuordnung die Länge der Verdrahtung verringert werden, um den elektrischen Widerstand der Verdrahtung und den Energieverlust infolge der Wärmeerzeugung zu verkleinern.
• Da unterschiedliche elektrische Geräte miteinander zusammengebaut sind, um integrierte Blöcke zu bilden, werden sie durch die Schwingung, die durch die Fahrt des Wagenaufbaus 1 erzeugt wird, als gesamte Blöcke bewegt, und eine solche Verdrahtung der elektrischen Geräte in jedem Block 4, 9A, 9B, daß die relative Versetzung zugelassen wird, ist nicht erforderlich. Deshalb können Materialien benutzt werden, die frei sind von dem charakteristischen Verschleiß, und die eine hohe Starrheit aufweisen, wie etwa Kupferstäbe.
• Nachdem die Materialien mit hoher Steifigkeit, wie etwa Kupferstäbe, durch Schwingung usw. nach dem Verdrahten und dem Zusammenbau nicht versetzt werden, besteht keine Notwendigkeit für einen Abstand oder einen Spalt zur Isolierung, die wegen Spannungsunterschieden erforderlich sein mag. Auch kann in diesem Zusammenhang die Ausrüstungsdichte in jedem Block verbessert werden.

Claims (11)

1. Elektrische Lokomotive, bei der elektrische Energie aufgenommen und Antriebsmotoren (3) über mehrere elektrische Geräte (5..8, 10..12), die auf dem Fahrzeugkörper (1) montiert sind, zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren elektrischen Geräte (5..8, 10..12) einem Energieversorgungsblock (4) und zumindest einen regelungsbezogenen Geräteblock (9A, 9B) zugeordnet sind, wobei der Energieversorgungsblock (4) ein oder mehrere der elektrischen Geräte (5....8), welche die Energieversorgung betreffen, und der regelungsbezogene Geräteblock (9A, 9B) die anderen zu einer Einheit montierten elektrischen Geräte (10..12) umfaßt.

2. Lokomotive nach Anspruch 1, die zwei regelungsbezogene Geräteblöcke (9A, 9B) aufweist, welche in der Nähe der Antriebsmotoren (3) angeordnet sind.

3. Lokomotive nach Anspruch 2, wobei die regelungsbezogenen Geräteblöcke (9A, 9B) und der Energieversorgungsblock (4) in einer Reihe in der Bewegungsrichtung des Fahrzeugkörpers (1) angeordnet sind, so daß die regelungsbezogenen Geräteblöcke (9A, 9B) auf der Vorder- und Rückseite des Energieversorgungsblocks (4) positioniert sind.

4. Lokomotive nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die elektrischen Geräte in jedem regelungsbezogenen Geräteblock (9A, 93) und im Energieversorgungsblock (4) gegenseitig mechanisch und elektrisch miteinander als eine Einheit verbunden sind.

5. Lokomotive nach Anspruch 4, wobei die elektrischen Geräte (5...8, 10...12) in jedem der Blöcke (4, 9A, 9B) mittels schienenartiger Leiter (19) oder flexibler Leiter verbunden sind.

6. Elektrische Lokomotive, bei der elektrische Energie von Oberleitungen (18) mittels auf dem Fahrzeugkörper (1) vorgesehener Stromabnehmer (17A, 17B) aufgenommen und Antriebsmotoren (3) zum Antrieb von Rädern (2) über mehrere elektrische Geräte (5..8, 10..12) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Geräte (5..8, 10..12) nach ihrer Funktion verschiedenen Blöcken (4, 9a, 9B) zugeordnet sind, wobei jeder dieser Blöcke (4, 9A, 9B) einzeln auf dem Fahrzeugkörper (1) angebracht ist, und wobei elektrische Geräte mit der gleichen Funktion mechanisch und elektrisch als eine Einheit miteinander verbunden sind.

7. Lokomotive nach Anspruch 6, wobei einer (4) der Blöcke eine Energieversorgungsfunktion aufweist und die anderen Blöcke (9A, 9B) jeweils Regelungsfunktionen aufweisen.

8. Lokomotive nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei jeder der Blöcke (4, 9A, 9B) eine Grundplatte (14, 15A, 15B) aufweist, auf der die elektrischen Geräte (5...8, 10...12) nebeneinander angeordnet angebracht sind, und jede der Grundplatten (14, 15A, 15B) mit ausreichend Arbeitsraum rundherum auf dem Fahrzeugkörper (1) angebracht ist.

9. Verfahren zur Ausrüstung einer elektrischen Lokomotive mit elektrischen Geräten (5...8, 10...12), über die aus elektrischen Leitungen (18) zugeführte elektrische Energie Antriebsmotoren (3) zugeführt wird, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

Einordnung der elektrischen Geräte (5...8, 10...12) in einen Energieversorgungsblock (4) und regelungsbezogene Geräteblöcke (9A, 9B),

mechanische und elektrische Verbindung der elektrischen Geräte (5...8, 10...12) in jedem Block (4, 9A, 9B) zur Bildung einer einzelnen Einheit,

Anbringen der Blöcke (4, 9A, 9B) auf dem Fahrzeugkörper (1) unter Beibehaltung eines ausreichenden Arbeitsraumes zwischen benachbarten Blöcken (4, 9A, 9B), und

Verdrahten zwischen den Blöcken (4, 9A, 9B).

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die elektrischen Geräte (5...8, 10...12) in jedem Block (4, 9A, 9B) auf einer Grundplatte (14, 15A, 15B) angebracht sind und die Grundplatten auf dem Fahrzeugkörper (1) angebracht sind.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei die elektrischen Geräte (5..8, 10...12) in jedem Block (4, 9A, 9B) außerhalb des Fahrzeugkörpers (1) montiert sind und die montierten Blöcke in den Fahrzeugkörper (1) eingeführt und dort angebracht werden.