ES2258386B1 - Locomotora de ferrocarril de traccion dual electrica y diesel-electrica. - Google Patents
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Abstract
Locomotora de tracción dual eléctrica y diesel-eléctrica. La locomotora (1) tiene un chasis (2) con bogies (3) en disposición Bo-Bo; un cuerpo de locomotora (4); un pantógrafo (5) para conexión eléctrica a la alta tensión de alimentación (V1) de la catenaria (C); un convertidor auxiliar (6) para proporcionar a partir de la alta tensión (V1) respectivas salidas de servicio; dos convertidores de tracción (7), cada uno proporcionando una salida trifásica de alterna motriz (V5) desde la alta tensión de alimentación (V1); cuatro motores de tracción (8) acoplados a los respectivos ejes de tracción (30) del respectivo bogie, alimentados con la salida trifásica alterna motriz (V5); un grupo diesel-eléctrico (9) constituido por un motor diesel (10) y un generador (11) con alternador principal y rectificador principal alimentado con tensión compuesta alterna (V6) del alternador principal, proporcionando a su salida la alta tensión (V1), para alimentar en su caso a los respectivos convertidores; unosdisyuntores (12, 13, 14) para conectar a / desconectar de los convertidores bien la alta tensión (V1) desde la catenaria (C) o desde el grupo diesel-eléctrico (9); un grupo de resistencias de frenado (15) y un grupo motor compresor principal (16) para generación de aire comprimido que suministra presiones de servicio para la locomotora y el convoy.
Description
Locomotora de ferrocarril de tracción dual
eléctrica y diesel-eléctrica.
La presente invención se dirige a una locomotora
para ferrocarriles que sea utilizable en recorridos con tramos
electrificados mediante catenaria y tramos sin electrificar.
En redes ferroviarias, tales como las explotadas
por la firma solicitante, existen tramos electrificados,
principalmente alrededor de núcleos urbanos importantes y tramos
sin electrificación que exigen locomotoras con tracción no
eléctrica, tal como tracción diesel.
Aunque debido a la cada vez mayor extensión de
tramos electrificados y a la necesidad de evitar efectos
medioambientales negativos generados por los trenes con tracción
diesel, especialmente en la proximidad de núcleo urbanos, la
utilización de locomotoras eléctricas es cada vez más extensa. No
obstante, siguen existiendo tramos de mayor o menor extensión en
los que no está disponible la electrificación y en los que, por
tanto, resulta imprescindible vehículos tractores con motor
diesel.
La utilización de locomotoras exclusivamente
eléctricas para los tramos electrificados y locomotoras a tracción
diesel para aquellos tramos en los que no existe electrificación,
supone un cuantioso gasto tanto en material como desde el punto de
vista operativo implicado por el cambio de locomotora
aplicable.
Se plantea pues la necesidad de proporcionar una
locomotora para ferrocarriles capaz de operar de manera simultánea
en tramos electrificados y sin electrificar.
A través del documento EP 0730539 se propone una
solución para un vehículo tractor para ferrocarriles que puede
operar impulsado por diferentes fuentes tales como por ejemplo
catenaria de tensión alterna o de tensión continua y un grupo
diesel que genera una tensión eléctrica para impulsión.
La invención tiene por objeto proporcionar un
vehículo tractor o locomotora del tipo inicialmente indicado que
permita solucionar los problemas de la técnica anterior.
Conforme a la invención esta tarea se consigue
por medio de un vehículo conforme a las características de la
reivindicación independiente 1.
Realizaciones ventajosas de la invención se
alcanzan a través de las reivindicaciones dependientes.
De acuerdo con la invención la locomotora de
tracción dual eléctrica y diesel-eléctrica se
caracteriza por cuanto comprende:
- -
- un chasis con dos bogies motores en disposición Bo-Bo;
- -
- un cuerpo de locomotora formada por una estructura de perfil de acero tubular soldada a un bastidor constituido de perfiles y chapa de acero que está exteriormente recubierta de chapa de aluminio adherida a la estructura;
- -
- un pantógrafo para conexión eléctrica a la alta tensión de alimentación de corriente continua de la catenaria de la red de ferrocarril, instalado en el techo la locomotora;
- -
- un convertidor auxiliar para proporcionar a partir de la alta tensión de alimentación de corriente continua respectivas salidas de servicio, tales como una primera salida de corriente alterna trifásica, una segunda salida de corriente continua y una tercera salida también de corriente alterna;
- -
- dos convertidores de tracción, cada uno para proporcionar a partir de la alta tensión de alimentación de corriente continua una salida trifásica de alterna motriz;
- -
- cuatro motores de tracción trifásicos asíncronos acoplados a los respectivos ejes de tracción de los dos bogies motores y que están alimentados con la salida trifásica alterna motriz proporcionada por el respectivo convertidor de tracción;
- -
- un grupo diesel-eléctrico constituido por motor diesel de cuatro tiempos y un generador compuesto de un alternador principal tipo síncrono trifásico y sin escobillas acoplado a la salida cinemática del motor diesel para proporcionar una alta tensión de corriente alterna, y de un rectificador principal alimentado con tensión compuesta alterna de dicho alternador principal y que a su salida proporciona la alta tensión de corriente continua, para alimentar en su caso a los respectivos convertidor auxiliar y convertidores de tracción;
- -
- disyuntores para conectar a/desconectar de los convertidores de tracción y el convertidor auxiliar bien la alta tensión continua desde la catenaria (C) o bien desde la salida del grupo diesel-eléctrico;
- -
- un grupo de resistencias de frenado con refrigeración por aire forzado a través de un ventilador instaladas en el techo de la locomotora; y
- -
- un grupo motor compresor principal para generación de aire comprimido para suministrar presión de frenado neumático y demás presiones de servicio para la locomotora y el convoy.
De acuerdo con una característica adicional de
la invención, cada uno de los motores de tracción está suspendido
del bogie motor respectivo por medio una estructura de sujeción con
un eje de soporte, en el que están insertados coaxialmente tacos de
caucho cilíndricos, platillos de sujeción superior e inferior, un
aro de encaje del taco de caucho y una tuerca almenada que se fija
entre respectivos soportes del lado del motor y del lado del
bogie.
También conforme a una característica adicional
de la invención los motores de tracción se proporcionan con
ventilación forzada controlada contra fallos para producir el
bloqueo de la tracción en caso de fallo.
De conformidad con una característica adicional,
la locomotora según la invención está prevista con doble sentido
de marcha y dos cabinas de mando y conducción.
Aún de acuerdo con una característica adicional
de la invención, la locomotora está interiormente dividida en
cinco compartimentos comunicados entre sí, tales como dos
compartimentos de cabecera destinados a las dos cabinas de mando y
conducción y tres compartimentos centrales, uno destinado al
compresor y resistencias de frenado, otro destinado al motor diesel
y el generador principal incluyendo alternador y rectificador y el
tercero destinado al convertidor auxiliar, los disyuntores, el
panel de freno neumático y el pantógrafo.
Conforme a la invención está adicionalmente
previsto que los compartimiento centrales de la locomotora estén
dispuestos con porciones de techo desmontables.
Otras características y ventajas de la invención
resultarán más claramente de la siguiente descripción realizada
con la ayuda de los dibujos anexos relativos a un ejemplo de
realización no limitativo y en los que:
La figura 1 muestra un esquema de principio de
una locomotora según la invención.
Las figuras 2 a 4, ilustran respectivas vistas
en alzado lateral, alzado frontal y planta superior de una
locomotora según la figura 1, parcialmente seccionadas.
La figuras 5 a 8 muestran diferentes vistas de
uno de los bogies motores de la locomotora según la figura 1.
Como puede apreciarse por las figuras, la
locomotora según la invención, en general designada con la
referencia numérica 1, consta de un chasis 2 montado sobre dos
bogies motores 3 en disposición Bo-Bo, un cuerpo de
locomotora 4 formado por una estructura de perfil de acero tubular
que está soldada en un bastidor no mostrado constituido de perfiles
y chapa de acero que está exteriormente recubierto de chapa de
aluminio 40 adherida a la estructura.
En este cuerpo de locomotora 4, se delimitan
interiormente, por medio de las correspondientes paredes, cinco
compartimentos 41 a 45 comunicados entre sí y con las
funcionalidades que se explicarán más adelante.
Instalado en el techo la locomotora 1, está
previsto un pantógrafo 5 para conexión eléctrica a la alta tensión
de alimentación V1 de 1500 Vcc de la catenaria C de la red de
ferrocarril que lleva instalado un pararrayo 50. Este pantógrafo,
como se conoce, puede extenderse y replegarse un motor eléctrico no
representado o bien a través de un dispositivo manual de manivela
que tampoco se representa.
En el interior del compartimiento 44 está
alojado un convertidor auxiliar 6 para convertir la alta tensión de
alimentación V1 de la catenaria C, proporcionando respectivas
salidas de servicio, tales como una salida de corriente alterna
trifásica V2, por ejemplo de 400 V, una segunda salida de corriente
continua V3, por ejemplo de 24 V y una tercera salida también de
corriente alterna V4, por ejemplo de 230 V. Estas tensiones son
aplicadas para alimentación de diferentes servicios de la
locomotora 1 y del convoy arrastrado.
Por debajo del cuerpo de locomotora 4 y sujetos
al chasis 2 de la locomotora están montados dos convertidores de
tracción 7 alimentados por la alta tensión de alimentación V1 y que
proporcionar respectivas salidas trifásicas de alterna motriz V5,
por ejemplo, de 245 A de 0 a 160H z, para alimentar a cuatro
motores de tracción trifásicos asíncronos 8 acoplados a los
respectivos ejes motrices de los dos bogies tal y como será
explicado en detalle más adelante. Estos convertidores de tracción
7, que incluyen un armario 70 y una pletina de tierra 71, constan
de elementos tales como contactor de red, reactancia de red,
circuito de precarga, convertidor IGBT, chóper de frenado IGBT y
regulador de marcha que controla dicho convertidor y procesa las
revoluciones de los motores de tracción y las protecciones contra
patinaje y antideslizamiento, no siendo estos elementos
representados por no formar parte en si mismos de la invención.
En el interior del antes citado compartimiento
43 está previsto un grupo diesel-eléctrico 9
constituido por motor diesel de cuatro tiempos 10 y un generador 11
compuesto de un alternador principal tipo síncrono trifásico y sin
escobillas acoplado al motor diesel 10 para proporcionar una
tensión alterna de alta tensión V6, por ejemplo de 1.120 Vca y de
un rectificador principal alimentado con dicha tensión compuesta
alterna V6 y que a su salida proporciona la alta tensión de
continua V1 de 1500 Vcc. Aquí, por motivos de sencillez de
representación, el generador 11 constituido por el alternador y en
rectificador principal se representa como un solo bloque.
Aún cuando no se representa en detalle debe
mencionarse aquí que el motor diesel 10 está previsto como un motor
de cuatro tiempos con aspiración turboalimentada y
post-enfriada y refrigerado por agua y dos
turbo-compresores en paralelo e inyección directa
mediante inyectores unitarios electrónicamente controlados, estando
ventilado dicho motor diesel por medio de un ventilador principal
formado por un grupo de ventiladores accionados por motor
hidráulico con control electrónico de velocidad.
Para la aplicación de la alta tensión continua
de alimentación V1, bien desde la catenaria C o desde la salida
del grupo diesel-eléctrico 9, están previstos
respectivos disyuntores 12, 13 y 14, alojados en el compartimiento
44 antes citado.
Un grupo de resistencias de frenado 15 con
refrigeración por aire forzado a través de un ventilador 150, están
prevista por debajo de la sección de techo correspondiente al
compartimiento 42.
Además, en el compartimiento 42 antes citado
está montado un grupo motor compresor principal 16 para generación
de aire comprimido para suministrar presión de servicio para el
sistema de frenado neumático (no representado) y demás dispositivos
de la locomotora y el convoy. También dentro de este compartimiento
42 están montados unas baterías eléctricas 17, un cargador de
baterías 18, una caja de conexiones 19 y un variador de frecuencia
20.
Puede apreciarse también que en el
compartimiento 43, donde se aloja el grupo
diesel-eléctrico 9, están también montados el
correspondiente armario de control 21 para el motor diesel y un
depósito de aceite 22. Así mismo, en el compartimiento 44 además del
convertidor auxiliar 6 y los disyuntores 12, 13 y 14, está previsto
un depósito de fuel 23, un secador 24, una caja de conexiones de
alta tensión 25, así como una correspondiente pletina de tierra
26.
Como se muestra con mayor detalle a través de
las figuras 5 a 8, los motores de tracción estás suspendidos del
bogie motor 3 respectivo por medio una estructura de sujeción
constituida por un eje de soporte 31 en el que están insertados
coaxialmente unos tacos de caucho cilíndricos 32, y unos platillos
de sujeción superior e inferior 33, un aro de encaje 34 del taco de
caucho, una tuerca almenada 35 y una arandela del eje 36, cuyo
conjunto se fija entre soportes 37, 38 respectivamente situados del
lado del motor y del lado del bogie.
Haciendo ahora particular referencia a la figura
2 puede observarse que dos de los compartimiento centrales 42, 43,
de la locomotora 1 están previstos con porciones de techo 420, 430,
431 que pueden desmontarse para operaciones de mantenimiento.
Debe mencionarse aquí con referencia a la figura
1 que en la cabina de mando 41, 45 están equipado con pupitres con
pantalla táctil 410, 450 y armarios de pupitre 411, 451, y en al
menos una de ellas, un módulo de comunicación ASFA 412 y un armario
de distribución 452.
Las principales características técnicas de un
tipo preferido de locomotora conforme a la invención son las
siguientes:
- -
- Ancho de vía: 1.000 mm;
- -
- Tara: 60 toneladas;
- -
- Dimensiones: 14.030 x 2.600 x 3.700 mm (largo x ancho x alto);
- -
- Velocidad máxima. 80 km/h;
- -
- Tracción eléctrica: por catenaria a 1500 Vcc;
- -
- Tracción diesel-eléctrica: con diesel cuatro tiempos, generador principal a 1.500 Vcc.
- -
- Motor tracción: 4 x 190 Kw;
- -
- Potencia continua: 1.130 Kw/1.550 cv.
El desarrollo del funcionamiento del vehículo
puede resumirse de conformidad a lo siguiente:
- a)
- Armado de la locomotora: el maquinista, mediante la llave de control seleccionará la cabina de mando elegida que pasa a ser la cabina "habilitada", de modo que el resto de las locomotoras acopladas al convoy, si es el caso, dejan de ser operativas, a continuación, se conectan las baterías y todos los equipos de control, autómata, para que los mandos y accionamientos sean operativos.
- b)
- Tracción eléctrica: una vez que la cabina de mando se encuentra habilitada y operativa de conformidad con lo anterior, el maquinista eleva el pantógrafo por medio de un motor eléctrico o a través de un mecanismo manual a manivela de emergencia frente a fallos del motor eléctrico. Una vez que la tensión de catenaria de 1500 Vcc está disponible se procede a conectar el correspondiente disyuntor extra-rápido, conectándose el convertidor auxiliar y el convertidor de tracción; se arranca el compresor para carga de los circuitos neumáticos de modo que los demás servicios auxiliares para la locomotora y el correspondiente convoy, alumbrado, aire acondicionado, etc., estén dispuestos y en funcionamiento. Aquí, el disyuntor extra-rápido para la tracción diesel-eléctrica permanece en posición abierta hasta tanto no deje de utilizarse la tracción eléctrica;
- c)
- Tracción diesel-eléctrica: Una vez armada la locomotora conforme al punto a, se procede a arrancar el grupo motor diesel/generador principal, de modo que de nuevo se encontrara disponible para los convertidores de tracción, 1500 Vcc, a continuación se cerrará el correspondiente disyuntor, restando abierto el correspondiente disyuntor de la tracción eléctrica, después se conecta el convertidor auxiliar para alcanzar la misma operatividad que en el caso de tracción eléctrica.
- d)
- Cambio de sistema de tracción: Con la locomotora detenida el maquinista desconectará el sistema de tracción utilizado hasta ahora y cuando el autómata de control proporcione todas las señales para garantizar la desconexión de este sistema de tracción será posible para el maquinista activar el otro sistema de tracción.
- e)
- Frenado: durante el frenado eléctrico en el modo de tracción eléctrica, la energía generada por los motores de tracción será devuelta a la catenaria, mientras que para el modo de tracción diesel-eléctrica esta energía será disipada en las resistencia de frenado.
- f)
- Conducción: la conducción del tren será mediante mando de tracción y freno eléctrico y neumático. En las cabinas de mando y conducción están previstos mandos y accionamientos correspondientes y una pantalla táctil para reconocimiento de equipos y control de maquinista.
Suficientemente que se ha descrito la invención
solo falta señalar que las realizaciones derivadas de cambios de
forma, dimensiones y similares, así como las resultantes de una
aplicación de rutina de lo anteriormente revelado, deberán
considerarse incluidas en su ámbito, de manera que la invención
solamente estará limitada por el alcance de las siguientes
reivindicaciones.
Claims (6)
1. Locomotora de tracción dual eléctrica y
diesel-eléctrica caracterizada por cuanto
comprende:
- -
- un chasis (2) con dos bogies motores (3) en disposición Bo-Bo;
- -
- un cuerpo de locomotora (4) formado por una estructura de perfil de acero tubular soldada a un bastidor constituido de perfiles y chapa de acero que está exteriormente recubierto de chapa de aluminio (40) adherida a la estructura;
- -
- un pantógrafo (5) para conexión eléctrica a la alta tensión de alimentación (V1) de la catenaria (C) de la red de ferrocarril, instalado en el techo la locomotora;
- -
- un convertidor auxiliar (6) para proporcionar a partir de la alta tensión de alimentación de corriente continua (V1) respectivas salidas de servicio, tales como una primera salida de corriente alterna trifásica (V2), una segunda salida de corriente continua (V3) y una tercera salida también de corriente alterna (V4);
- -
- dos convertidores de tracción (7), cada uno para proporcionar a partir de la alta tensión de alimentación de corriente continua (V1) una salida trifásica de alterna motriz (V5);
- -
- cuatro motores de tracción trifásicos asíncronos (8) acoplados a los respectivos ejes de tracción (30) de los dos bogies motores y que están alimentados con la salida trifásica alterna motriz (V5) proporcionada por el respectivo convertidor de tracción (7);
- -
- un grupo diesel-eléctrico (9) constituido por motor diesel de cuatro tiempos (10) y un generador (11) compuesto de un alternador principal tipo síncrono trifásico y sin escobillas acoplado a la salida cinemática del motor diesel para proporcionar una alta tensión de corriente alterna (V6), y de un rectificador principal alimentado con tensión compuesta alterna (V6) de dicho alternador principal y que a su salida proporciona la alta tensión de corriente continua (V1), para alimentar en su caso a los respectivos convertidor auxiliar y convertidores de tracción;
- -
- unos disyuntores (12, 13, 14) para conectar a/desconectar de los convertidores de tracción y el convertidor auxiliar bien la alta tensión continua (V1) desde la catenaria (C) o bien desde la salida del grupo diesel-eléctrico (9);
- -
- un grupo de resistencias de frenado (15) con refrigeración por aire forzado a través de un ventilador (150) instaladas en el techo de la locomotora; y
- -
- un grupo motor compresor principal (16) para generación de aire comprimido para suministrar presión de frenado neumático y demás presiones de servicio para la locomotora y el convoy.
2. Locomotora de tracción dual eléctrica y
diesel-eléctrica, según la reivindicación 1,
caracterizada por cuanto los motores de tracción está
suspendido del bogie motor respectivo por medio una estructura de
sujeción con un eje de soporte (31), en el que están insertados
coaxialmente tacos de caucho cilíndricos (32), platillos de sujeción
superior e inferior (33), un aro de encaje (34) del taco de caucho y
una tuerca almenada (35) que se fija entre respectivos soportes
(36, 37) del lado del motor y del lado del bogie.
3. Locomotora de tracción dual eléctrica y
diesel-eléctrica, según la reivindicación 1,
caracterizada por cuanto los motores de tracción (6) se
proporcionan con ventilación forzada controlada contra fallos para
producir el bloqueo de la tracción en caso de fallo.
4. Locomotora de tracción dual eléctrica y
diesel-eléctrica de acuerdo con las anteriores
reivindicaciones caracterizada por cuanto está prevista con
doble sentido de marcha y dos cabinas de mando y conducción.
5. Locomotora de tracción dual eléctrica y
diesel-eléctrica según las anteriores,
caracterizada por cuanto dicha locomotora está interiormente
dividida en cinco compartimentos (41 a 45) comunicados entre sí,
tales como dos compartimentos de cabecera destinados a las dos
cabinas de mando y conducción (41, 45) y tres compartimentos
centrales, uno (42) destinado al compresor y resistencias de
frenado, otro (43) destinado al motor diesel y el generador
principal incluyendo alternador y rectificador y el tercero (44)
destinado a los citados convertidor auxiliar, disyuntores, panel de
freno neumático y el pantógrafo.
6. Locomotora de tracción dual eléctrica y
diesel-eléctrica según la anterior reivindicación,
caracterizada por cuanto los compartimiento centrales (42,
43) de la locomotora están previstos con porciones de techo (420,
430, 431) desmontables.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200402012A ES2258386B1 (es) | 2004-08-11 | 2004-08-11 | Locomotora de ferrocarril de traccion dual electrica y diesel-electrica. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200402012A ES2258386B1 (es) | 2004-08-11 | 2004-08-11 | Locomotora de ferrocarril de traccion dual electrica y diesel-electrica. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2258386A1 ES2258386A1 (es) | 2006-08-16 |
| ES2258386B1 true ES2258386B1 (es) | 2007-12-01 |
Family
ID=36829925
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES200402012A Expired - Fee Related ES2258386B1 (es) | 2004-08-11 | 2004-08-11 | Locomotora de ferrocarril de traccion dual electrica y diesel-electrica. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2258386B1 (es) |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| FR2782680B1 (fr) * | 1998-08-28 | 2000-11-17 | Alstom Technology | Systeme d'alimentation d'un vehicule a traction electrique |
| DE10045319A1 (de) * | 2000-09-12 | 2002-03-21 | Alstom Lhb Gmbh | Schienentriebfahrzeug mit Energieversorgungssystem |
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-
2004
- 2004-08-11 ES ES200402012A patent/ES2258386B1/es not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES2258386A1 (es) | 2006-08-16 |
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| EC2A | Search report published |
Date of ref document: 20060816 Kind code of ref document: A1 |
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| PC2A | Transfer of patent |
Owner name: RENFE OPERADORA Effective date: 20130816 |
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| FD2A | Announcement of lapse in spain |
Effective date: 20180809 |