EA030341B1

EA030341B1 - Электрический прибор рельсового транспортного средства с встроенной системой подогрева

Info

Publication number: EA030341B1
Application number: EA201401021A
Authority: EA
Inventors: Филипп Жалби
Original assignee: Альстом Транспорт Текнолоджис
Priority date: 2014-08-04
Filing date: 2014-10-16
Publication date: 2018-07-31
Also published as: UA120494C2; FR3024419B1; EA201401021A1; FR3024419A1

Abstract

Объектом настоящего изобретения является электрический прибор рельсового транспортного средства, содержащий электронные модули (18, 19, 20, 21), при этом каждый из указанных модулей содержит по меньшей мере один электронный компонент (22), корпус (12), на котором закреплены модули, и устройство (28) нагрева электронных модулей. Устройство нагрева содержит несколько нагревательных элементов (26, 28, 30, 32), при этом каждый нагревательный элемент расположен внутри корпуса вблизи электронного компонента (22), при этом указанный нагревательный элемент находится под указанным компонентом.

Description

Изобретение относится к электрическому прибору рельсового транспортного средства, содержащему электронные модули, при этом каждый из указанных модулей содержит по меньшей мере один электронный компонент; корпус, на котором закреплены модули; и устройство нагрева электронных модулей.

Изобретение применяют, в частности, на рельсовых транспортных средствах, которые могут подвергаться действию очень низких температур, например ниже -25°С и даже ниже -50°С. Такие температуры мешают нормальной работе электронных модулей.

Как известно, такие рельсовые транспортные средства оборудуют центральной системой подогрева, распространяющей горячий воздух внутри транспортных средств для повышения температуры компонентов. Например, известная система мощностью 26 кВт требует 11 ч подогрева, чтобы нагреть электрический прибор рельсового транспортного средства от -40 до -25°С.

Задача изобретения состоит в создании электрического прибора, в котором устройство нагрева позволяет сократить время подогрева и соответствующий расход электричества.

В связи с этим объектом изобретения является вышеупомянутое электрическое устройство рельсового транспортного средства, в котором устройство нагрева содержит несколько нагревательных элементов, при этом каждый нагревательный элемент расположен внутри корпуса вблизи электронного компонента, при этом указанный нагревательный элемент находится под указанным компонентом.

Согласно частным вариантам осуществления устройство содержит один или несколько следующих отличительных признаков, взятых отдельно или в любых технически возможных комбинациях:

каждый электронный модуль имеет минимальную рабочую температуру, при этом электронные модули расположены в корпусе снизу вверх в соответствии с возрастающими минимальными рабочими температурами;

электронный модуль, имеющий самую высокую минимальную рабочую температуру среди модулей, закреплен в верхней части корпуса над всеми нагревательными элементами;

корпус содержит теплопроводный материал, такой как металл; нагревательные элементы являются электрическими сопротивлениями;

электронные модули соединены между собой первой электрической цепью, и нагревательные элементы соединены между собой второй электрической цепью, отличной от первой электрической цепи;

устройство содержит температурный датчик, находящийся вблизи электронного модуля;

датчик соединен со средством сигнализации, имеющим по меньшей мере два состояния, при этом первое состояние соответствует измеренной температуре ниже первого порога, и второе состояние соответствует измеренной температуре выше первого порога;

вторая цепь оснащена выключателем, выполненным с возможностью отключения электрического питания от второй цепи, когда температура, измеренная датчиком, превышает второй порог, который, в свою очередь, превышает первый порог;

второй порог превышает первый порог на величину разности, находящуюся в пределах от 20 до

80°С.

Изобретение будет более очевидно из нижеследующего описания, представленного в качестве неограничивающего примера, со ссылками на прилагаемые чертежи.

На фиг. 1 показан электрический прибор рельсового транспортного средства согласно варианту осуществления изобретения;

на фиг. 2 показана схема прибора, изображенного на фиг. 1.

Прибор 10, показанный на фиг. 1, предназначен для обеспечения электрической работы рельсового транспортного средства, в частности локомотива (не показан). Прибор 10 содержит опорный корпус 12, выполненный, например, в виде клетки из вертикальных и горизонтальных прутков 14. Прутки 14 делят корпус на несколько гнезд 16.

Предпочтительно корпус 12 и/или прутки 14 выполнены из теплопроводного материала, такого как металл, например из стали.

Электронные модули 18, 19, 20, 21 расположены в гнездах 16 и закреплены на прутках 14. Электронные модули включают в себя, например, командный модуль 18, конденсатор 19, прерыватель 20 и модуль 21 управления выключателями командного модуля 18. В гнездах 16 могут находиться также и другие устройства, такие как охлаждающая колонка 26.

Обычно электронным модулем называют устройство, содержащее по меньшей мере один электронный компонент и предпочтительно несколько электронных компонентов. Электронным компонентом называют компонент, через который должен проходить электрический ток, такой как секционный выключатель или электронная карта.

Например, командный модуль 18 содержит несколько электронных карт 22. Точно так же, модуль 21 управления выключателями содержит несколько электронных карт 23.

Электронные модули 18, 19, 20, 21 в состоянии работать только при определенном диапазоне окружающей температуры. В частности, электронные модули 18, 19, 20, 21 имеют минимальные рабочие температуры Т_т1П.

Например, командный модуль 18 нельзя использовать ниже минимальной температуры Т_тш1, рав- 1 030341 ной -25°С. Конденсатор 19, выключатель 20 и модуль 21 могут работать, только начиная от минимальной температуры Т_т1п2, равной -40°С.

Прибор 10 содержит устройство 24 нагрева электронных модулей 18, 19, 20, 21. Устройство 24 нагрева содержит, в частности, нагревательные элементы 26, 28, 30, 32, которые предпочтительно являются электрическими сопротивлениями.

Предпочтительно по меньшей мере одно электрическое сопротивление 26, 28, 30, 32 находится вблизи и под каждым из электронных модулей 18, 19, 20, 21, требующих минимальной рабочей температуры Тт„.

Предпочтительно по меньшей мере одно электрическое сопротивление 26, 28, 30, 32 находится вблизи и под каждым из электронных модулей, требующих минимальной рабочей температуры. Например, каждая электронная карта 22 командного модуля 18 связана с сопротивлением 26, находящимся под картой. Точно так же, каждая электронная карта 23 модуля 21 управления выключателями связана с сопротивлением 30, находящимся под картой.

Под вблизи следует понимать расстояние между каждым нагревательным элементом и электронным компонентом в пределах от 0 до 20 см, предпочтительно от 1 до 10 см, еще предпочтительнее от 1 до 5 см. Расстояние, а также нагревательные характеристики каждого сопротивления 26, 28, 30, 32 определяют в зависимости от минимальной температуры Т_т1п и от свойств электронных компонентов по отношению к теплу.

Предпочтительно каждое электрическое сопротивление 26, 28, 30, 32 устройства 24 нагрева расположено в гнезде 16 хранения электронного модуля 18, 19, 20, 21. Каждое сопротивление 26, 28, 30, 32 закреплено на прутках 14 гнезда 16 или на предназначенном для нагрева электронном компоненте.

Предпочтительно электронные модули 18, 19, 20, 21 расположены в корпусе 12 таким образом, чтобы модули с самой низкой минимальной температурой Т_т1п2 находились под модулями, имеющими самую высокую минимальную температуру Т_т1п1. Обычно модуль с минимальной рабочей температурой, меньшей минимальной рабочей температуры другого модуля, находится под этим другим модулем или на уровне этого другого модуля.

В частности, предпочтительно командный модуль 18 находится в одном из гнезд 16, расположенных в верхней части корпуса 12.

Таким образом, сопротивления 30, 32, связанные с модулями, находящимися внизу корпуса 12, способствуют нагреву командного модуля 18, находящегося вверху корпуса 12.

В примере, показанном на фиг. 1, предпочтительно все сопротивления 26, 28, 30, 32 находятся ниже, чем командный модуль 18, который имеет самую высокую минимальную рабочую температуру Т_т1п1.

На фиг. 2 схематично показаны электронные модули 18, 19, 20, 21 прибора 10. В частности, электронные модули 18, 19, 20, 21 соединены между собой первой цепью 34 электрического питания. Первая цепь 34 соединена с сетью 36 питания через первый выключатель 38, выполненный с возможностью переключения между замкнутым положением и разомкнутым положением.

Электрические сопротивления 26, 28, 30, 32 устройства 24 нагрева соединены между собой второй электрической цепью 40, отличной от первой цепи 34. Вторая цепь 40 соединена с сетью 36 питания через второй выключатель 42, выполненный с возможностью переключения между замкнутым положением и разомкнутым положением. Таким образом, вторая цепь 40 получает электрическое питание независимо от первой цепи 34.

Прибор 10 дополнительно содержит температурный датчик 44. Предпочтительно датчик 44 находится на небольшом расстоянии, например, менее 10 см, от модуля, который имеет самую высокую минимальную рабочую температуру Т_тшЬ в данном случае от командного модуля 18.

Датчик 44 соединен со средством 46 сигнализации температуры. Средство 46 имеет по меньшей мере два состояния. Первое состояние соответствует измеренной температуре ниже первого порога Т1, а второе состояние соответствует измеренной температуре, превышающей или равной первому порогу.

Например, средство 46 представляет собой сигнальную лампочку, загорающуюся красным светом, когда температура, измеренная датчиком 44, меньше Т₁, и зеленым светом, когда измеренная температура превышает или равна Т₁. Сигнальная лампочка 46 находится, например, в кабине машиниста локомотива или в техническом помещении. По выбору, датчик 44 может быть соединен с несколькими средствами 46 сигнализации температуры, находящимися в разных зонах.

Прибор 10 содержит также модуль 50 регулирования температуры. Предпочтительно модуль 50 регулирования встроен в командный модуль 18.

Модуль 50, схематично показанный на фиг. 2, содержит микропроцессор 52, запоминающее устройство 54 и по меньшей мере одну шину 56 связи. Модуль 50 соединен с температурным датчиком 44 через интерфейс 58.

В запоминающем устройстве 54 записана программа 60. Через интерфейс 58 программа 60 может управлять переключением выключателей 38, 42, что будет более подробно описано ниже.

Далее следует описание работы устройства 10. В случае похолодания датчик 44 сообщает внешнему оператору через средство 46 сигнализации, что температура вблизи модулей 18, 19, 20, 21 опустилась ниже первого порога Т₁. Средство 46 сигнализации находится в своем первом состоянии, например, за- 2 030341 горается красным светом в случае сигнальной лампочки.

Предпочтительно значение первого порога Τι выбирают в температурном диапазоне, превышающем или равном минимальным рабочим температурам Т_тш модулей 18, 19, 20, 21. Например, значение первого порога Т₁ равно самой высокой минимальной рабочей температуре, т.е. Т_т1п1 = -25°С.

Оператор переводит второй выключатель 42 в замкнутое положение, при этом первый выключатель 38 находится в разомкнутом положении. Сопротивления 26, 28, 30, 32 получают питание от второй цепи 40 и производят тепло, тогда как электрическое питание не поступает на модули 18, 19, 20, 21 первой цепи 34.

Поскольку каждое сопротивление 26, 28, 30, 32 предпочтительно находится непосредственно под компонентом модуля 18, 19, 20, 21, то тепло, выделяемое каждым из указанных сопротивлений, поднимется в направлении предназначенного для нагрева компонента.

Кроме того, поскольку командный модуль 18 предпочтительно находится вверху корпуса 12, тепло, излучаемое всеми сопротивлениями 26, 28, 30, 32, способствует нагреву командного модуля 18, который имеет самую высокую минимальную рабочую температуру Т_т^₁.

В случае, когда корпус 12 выполнен из теплопроводного материала, корпус 12 выполняет функцию проводника тепла, производимого сопротивлениями 26, 28, 30, 32. Это позволяет сократить время подогрева.

Таким образом, модули 18, 19, 20, 21 нагреваются до своего включения, чтобы достичь температурного диапазона, необходимого для их работы. Например, для локомотива, находящегося на стоянке на открытом воздухе при -40°С, такое устройство 10 позволяет привести локомотив в рабочее состояние через 40 мин нагрева сопротивлений 26, 28, 30, 32. В случае стоянки при -50°С локомотив оказывается в рабочем состоянии примерно через 3 ч нагрева сопротивлений 26, 28, 30, 32.

Когда датчик 44 обнаруживает, что первый температурный порог Т1 достигнут, средство 46 сигнализации переходит в свое второе состояние, например загорается зеленым светом в случае сигнальной лампочки. Таким образом, внешний оператор получает сообщение, что температура вблизи датчика 44 превышает или равна первому порогу Т₁.

Поскольку датчик 44 предпочтительно находится вблизи командного модуля 18, расположенного в верхней части корпуса 12, температура вокруг находящихся ниже компонентов 19, 20, 21 не обязательно превышает или равна первому порогу Т₁. Однако, как было указано выше, минимальная рабочая температура Т_тш2 модулей 19, 20, 21 намного ниже минимальной рабочей температуры Т_т1п1 командного модуля 18.

Специалист может определить пространственное расположение модулей 18, 19, 20, 21, сопротивлений 26, 28, 30, 32, а также значение порога Т₁ таким образом, чтобы все модули 18, 19, 20, 21 находились при допустимой рабочей температуре, когда датчик 44 обнаруживает достижение первого порога Т1.

Согласно варианту выполнения программа 60 блокирует ручное переключение первого выключателя 38 в замкнутое положение, пока температура, измеряемая датчиком 44, остается ниже первого порога Т1.

Согласно версии, первый выключатель 38 автоматически переходит в замкнутое положение, когда температура, измеряемая датчиком 44, достигает первого порога Т₁. Модули 18, 19, 20, 21 можно запускать для обеспечения работы локомотива.

В случае необходимости, нагрев модулей 18, 19, 20, 21 продолжается во время работы локомотива. Однако, в случае повышения наружной температуры, предпочтительно не продолжать нагрев, чтобы избегать слишком высоких температур для нормальной работы модулей 18, 19, 20, 21.

Предположим, что второй выключатель 42 находится в замкнутом положении. Когда температура, измеряемая датчиком 44, становится выше второго порога Т2, программа 60 подает команду на переход в разомкнутое положение второго выключателя 42, чтобы прекратить подачу электрического питания на сопротивления 26, 28, 30, 32. Действительно, в нагреве модулей 18, 19, 20, 21 больше нет необходимости, и он может даже повлечь за собой нарушения в работе.

Значение второго порога Т₂ превышает значение первого порога Т₁. Предпочтительно значение Т₂превышает значение Т₁ на величину разности Δ₁, находящуюся в пределах от 20 до 80°С. Например, Т₂ = 10°С.

Согласно варианту осуществления второй выключатель 42 является термическим выключателем, выполненным с возможностью перехода в разомкнутое положение при превышении второго порога Т₂. В этом случае переход второго выключателя 42 в разомкнутое положение при превышении второго порога Т₂ не управляется программой 60, записанной в командном модуле 18.

Согласно версии описанных выше вариантов, модуль 50 регулирования не встроен в командный модуль 18. Несколько приборов 10, таких как прибор, показанный на фиг. 1, например, обслуживающих несколько зон одного транспортного средства, соединены с одним модулем 50 регулирования. Каждое устройство 10 оснащено датчиком 44, при этом все датчики 44 соединены с одним и тем же средством 46 сигнализации. Предпочтительно средство 46 сигнализации переходит из первого во второе состояние, когда все приборы 10 достигают температурного порога Т₁. Таким образом, средство 46 сигнализирует, что все электронные модули 18, 19, 20, 21 различных зон находятся в рабочем состоянии.

- 3 030341

Claims

1. Электрический прибор (10) рельсового транспортного средства, содержащий электронные модули (18, 19, 20, 21), каждый из которых содержит по меньшей мере один электронный компонент (22);

корпус (12), на котором закреплены модули; устройство (24) нагрева электронных модулей, отличающийся тем, что устройство (24) нагрева содержит несколько нагревательных элементов (26, 28, 30, 32), каждый из которых расположен внутри корпуса вблизи электронного компонента (22), при этом указанный нагревательный элемент расположен под указанным компонентом (22).

2. Прибор по п.1, отличающийся тем, что каждый электронный модуль (18, 19, 20, 21) имеет минимальную рабочую температуру (Т_тЫ, Т_т,_п2), при этом электронные модули расположены в корпусе (12) снизу вверх в соответствии с возрастающими минимальными рабочими температурами (Т_тАп1, Т_т,_п2).

3. Прибор по п.2, отличающийся тем, что электронный модуль (18), имеющий самую высокую минимальную рабочую температуру (Т_тАп1) среди модулей, закреплен в верхней части корпуса (12) над всеми нагревательными элементами (26, 28, 30, 32).

4. Прибор по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что корпус (12) содержит теплопроводный материал, такой как металл.

5. Прибор по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что нагревательные элементы (26, 28, 30, 32) являются электрическими сопротивлениями.

6. Прибор по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что электронные модули (18, 19, 20, 21) соединены между собой первой электрической цепью (34), при этом нагревательные элементы (26, 28, 30, 32) соединены между собой второй электрической цепью (40), отличной от первой электрической цепи.

7. Прибор по п.6, отличающийся тем, что содержит температурный датчик (44), находящийся вблизи электронного модуля (18).

8. Прибор по п.7, отличающийся тем, что датчик (44) соединен со средством сигнализации (46), имеющим по меньшей мере два состояния, при этом первое состояние соответствует измеренной температуре ниже первого порога (Т₁), и второе состояние соответствует измеренной температуре выше первого порога.

9. Прибор по п.7, отличающийся тем, что вторая цепь (40) оснащена выключателем (42), выполненным с возможностью отключения электрического питания от второй цепи, когда температура, измеренная датчиком (44), превышает второй порог (Т2), при этом второй порог (Т2) превышает первый порог (Т1).

10. Прибор по п.9, в котором второй порог (Т₂) превышает первый порог (Т₁) на величину разности (Δ₁), находящуюся в пределах от 20 до 80°С.