ES2564154T3 - Vehículo ferroviario eléctrico y método para operarlo - Google Patents

Vehículo ferroviario eléctrico y método para operarlo

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ES2564154T3 ES13718535.1T ES13718535T ES2564154T3 ES 2564154 T3 ES2564154 T3 ES 2564154T3 ES 13718535 T ES13718535 T ES 13718535T ES 2564154 T3 ES2564154 T3 ES 2564154T3
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Abstract

Vehículo ferroviario eléctrico (1) con una primera y una segunda unidad de accionamiento (2, 5) del vehículo, las cuales, en sus extremos que se orientan unos hacia otros, presentan un primer y un segundo vagón con colector de corriente (4, 9), cuyos colectores de corriente (4a, 9a) se encuentran conectados a una línea común de abastecimiento de corriente (16) del vehículo ferroviario (1), donde entre los vagones con colector de corriente (4, 9) se encuentra dispuesta al menos una unidad central del vehículo (11) con una instalación de alta tensión que se encuentra conectada a una sección central (17) de la línea común de abastecimiento de corriente, caracterizado porque * en el curso de la línea común de abastecimiento de corriente (16), en un primer extremo de su sección central (17), se encuentra dispuesto un primer interruptor principal de la sección (18) en serie con un primer interruptor principal de la sección del extremo (20), y en un segundo extremo de la sección central (17) se encuentra dispuesto un segundo interruptor principal de la sección (19) en serie con un segundo interruptor principal de la sección del extremo (26), y * el colector de corriente (4a) del primer vagón con colector de corriente (4) se encuentra conectado al punto de conexión (24) entre el primer interruptor principal de la sección (18) y el primer interruptor principal de la sección del extremo (20), y el colector de corriente (9a) del segundo vagón con colector de corriente (9) se encuentra conectado al punto de conexión (28) entre el segundo interruptor principal de la sección (19) y el segundo interruptor principal de la sección del extremo (26).

Description

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DESCRIPCION
Vehlcuio ferroviario electrico y metodo para operarlo
De acuerdo con ios regiamentos de seguridad para el trafico de vehlcuios ferroviarios, ios vehlcuios ferroviarios electricos deben estar disenados de manera que en ei caso de una faiia simpie en ei abastecimiento de energla presenten ai menos ei 50% de su potencia nominal. De este modo puede asegurarse que ei vehlcuio ferroviario electrico, a pesar de una faiia, aicance todavla ai menos la siguiente estacion.
Ei vehlcuio ferroviario electrico de aita veiocidad ICE1, ei cuai se encuentra provisto de una primera y una segunda unidad de accionamiento del vehlcuio, cumpie con ios regiamentos de seguridad mencionados. En sus extremos de las dos unidades de accionamiento del vehlcuio, ios cuaies se encuentran orientados unos hacia otros, ei vehlcuio ferroviario conocido presenta un primer y un segundo vagon con coiector de corriente, cuyos coiectores de corriente se encuentran conectados a una ilnea comun de abastecimiento de corriente del vehlcuio ferroviario. En ei caso de una faiia, para garantizar una desconexion fiabie de la unidad de accionamiento afectada del vehlcuio, en las dos unidades de accionamiento del vehlcuio respectivamente un interruptor principal se encuentra conectado con una conexion ai coiector de corriente del vagon con coiector de corriente y con su otra conexion se encuentra conectado a la ilnea comun de abastecimiento de corriente del vehlcuio ferroviario. Entre las dos otras conexiones del interruptor principal, en la respectiva ilnea comun de abastecimiento de corriente, se proporciona un seccionador.
Si en ei vehlcuio ferroviario electrico conocido, en una unidad de accionamiento del vehlcuio, se produce una faiia en ei sistema electrico, entonces se abre ei respectivo interruptor principal y a continuacion se abre iguaimente ei seccionador que se encuentra situado en ei curso de la ilnea comun de abastecimiento de corriente. De este modo, la unidad de accionamiento del vehlcuio afectada por una faiia electrica es desconectada por compieto, y la unidad de accionamiento intacta del vehlcuio puede continuar con ei despiazamiento del vehlcuio en funcionamiento de emergencia, con ei 50% de la potencia nominal de la totaiidad del vehlcuio ferroviario. Lo mencionado se iogra a traves de una estructura en conjunto simetrica del vehlcuio ferroviario electrico conocido.
En la soiicitud EP 1 955 917 A1 se reveia un tren automotor accionado electricamente con unidades de accionamiento en ambos vagones del extremo, y con un vagon central, as! como con dos coiectores de corriente que se encuentran dispuestos sobre ios vagones dei extremo. Los coiectores de corriente se encuentran conectados a una ilnea de abastecimiento de corriente que se extiende a io largo del tren automotor, mediante la cuai la aita tension captada por la ilnea superior es conducida ai vagon central accionado. En la soiicitud EP2 189 320 se reveia un vehlcuio ferroviario electrico con pares de interruptores de protection conectados en serie, donde cada coiector de corriente se encuentra conectado a un interruptor de proteccion.
Es objeto de la presente invention sugerir un vehlcuio ferroviario electrico que cumpia con ios requisitos de seguridad antes descritos, independientemente de su estructura o de la disposition.
Para aicanzar dicho objeto, la invencion se basa en un vehlcuio ferroviario electrico con una primera y una segunda unidad de accionamiento del vehlcuio, las cuaies, en sus extremos que se orientan unos hacia otros, presentan un primer y un segundo vagon con coiector de corriente, cuyos coiectores de corriente se encuentran conectados a una ilnea comun de abastecimiento de corriente del vehlcuio ferroviario, tai como se ha descrito mas arriba. De acuerdo con la invencion se preve que entre ios vagones con coiector de corriente se encuentre dispuesta ai menos una unidad central del vehlcuio con una instalacion de aita tension que se encuentra conectada a una section central de la ilnea comun de abastecimiento de corriente; donde en ei curso de la ilnea comun de abastecimiento de corriente, en un primer extremo de su seccion central, se encuentra dispuesto un primer interruptor principal de la seccion en serie con un primer interruptor principal de la seccion del extremo, y en un segundo extremo de la seccion central se encuentra dispuesto un segundo interruptor principal de la seccion en serie con un segundo interruptor principal de la seccion del extremo, y donde ei coiector de corriente del primer vagon con coiector de corriente se encuentra conectado ai punto de conexion entre ei primer interruptor principal de la seccion y ei primer interruptor principal de la seccion del extremo, y ei coiector de corriente del segundo vagon con coiector de corriente se encuentra conectado ai punto de conexion entre ei segundo interruptor principal de la seccion y ei segundo interruptor principal de la seccion del extremo.
Una ventaja esenciai del vehlcuio ferroviario acorde a la invencion reside en ei hecho de que con ei mismo se cumpie de forma fiabie con ios requisitos de seguridad en ei caso de una faiia en su sistema electrico, aunque ei vehlcuio ferroviario presente cuaiquier estructura, es decir una estructura que difiera de una estructura simetrica. De este modo, la inversion en comparacion con ei vehlcuio ferroviario conocido, descrito mas arriba, soiamente aumenta en forma minima, donde en cuanto a la selection de ios interruptores necesarios soiamente ios dos seccionadores del vehlcuio ferroviario conocido deben reempiazarse por dos interruptores principaies, y ios interruptores principaies deben disponerse del modo acorde a la invencion.
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En una forma de ejecucion preferente del vehlcuio ferroviario acorde a la invencion, la instalacion de alta tension de la unidad central del vehlculo comprende un dispositivo de accionamiento.
Asimismo, se considera ventajoso que las unidades del vehlculo y el dispositivo de accionamiento de la unidad central del vehlculo presenten respectivamente al menos el 50% de la potencia de accionamiento total del vehlculo ferroviario.
Para cumplir de forma optima con los requisitos de seguridad, de acuerdo con un perfeccionamiento ventajoso del vehlculo ferroviario acorde a la invencion, a cada interruptor principal de la seccion del extremo se encuentra asociado un dispositivo de deteccion de corriente y a cada interruptor principal de la seccion se encuentra asociado otro dispositivo de deteccion de corriente, y en el curso de los colectores de corriente se encuentra dispuesto respectivamente un dispositivo de deteccion de corriente adicional. Naturalmente, los dispositivos de deteccion de corriente se encuentran subordinados respectivamente a dispositivos de protection especiales que reaccionan con respecto a las corrientes medidas y, en funcion de la situation del fallo en las unidades de accionamiento del vehlculo o en la unidad central del vehlculo, accionan los interruptores principales correspondientes.
En el vehlculo ferroviario acorde a la invencion pueden utilizarse colectores de corriente disenados de diverso modo; donde sin embargo se considera ventajoso que los colectores de corriente sean pantografos.
La presente invencion hace referencia ademas a un metodo para operar un vehlculo ferroviario electrico que se encuentra disenado tal como el vehlculo ferroviario acorde a la invencion.
Para lograr limitar a un valor compatible con la red las cargas de la red de suministro de energla para el vehlculo ferroviario acorde a la invencion a traves de corrientes de interruption en sus transformadores, de acuerdo con la invencion, despues de la activation del colector de corriente del primer vagon con colector de corriente se encienden primero el primer interruptor principal de la seccion del extremo y el primer interruptor principal de la seccion, y despues se encienden el segundo interruptor principal de la seccion del extremo y el segundo interruptor principal de la seccion.
La ventaja de dicho metodo reside en el hecho de que a traves del accionamiento en serie de los interruptores principales de las unidades de accionamiento del vehlculo y de la unidad central del vehlculo, las as! llamadas corrientes tempranas (rush) de los transformadores pueden distribuirse en el tiempo, gracias a lo cual la red de suministro de energla no resulta muy cargada a traves del vehlculo ferroviario electrico.
En el metodo acorde a la invencion, los distintos interruptores son accionados de diferente modo en funcion de la unidad de accionamiento afectada del vehlculo, as! como de la unidad central del vehlculo. De este modo, se considera ventajoso que en el caso de una falla en la primera unidad de accionamiento del vehlculo con el colector de corriente activado y/o en la conexion de esa unidad de accionamiento del vehlculo hacia el primer interruptor principal de la seccion del extremo, se abra exclusivamente ese primer interruptor principal de la seccion del extremo. De este modo, se logra que la segunda unidad de accionamiento del vehlculo, que no se encuentra afectada por la falla, permanezca activa. Lo correspondiente aplica para la unidad central del vehlculo.
En el caso de una falla en la segunda unidad de accionamiento del vehlculo con el colector de corriente inactivo y/o en la conexion de esa unidad de accionamiento del vehlculo hacia el segundo interruptor principal de la seccion del extremo, se abre exclusivamente el segundo interruptor principal de la seccion del extremo. Tambien en este caso se logra que una unidad de accionamiento del vehlculo y tambien la unidad central del vehlculo permanezcan completamente activas, de manera que el vehlculo ferroviario puede continuar desplazandose de forma segura.
Lo correspondiente aplica en el caso de una falla en la unidad central del vehlculo y/o en la seccion central de la llnea comun de suministro de corriente, porque en ese caso se abren ambos interruptores principales de la seccion y se activan ambos colectores de corriente. De este modo, se activan las dos unidades de accionamiento y tambien en este caso de falla se cumple completamente con los requisitos de seguridad.
Para explicar mas en detalle la invencion, en la figura se representa esquematicamente un ejemplo de ejecucion del vehlculo ferroviario electrico acorde a la invencion.
Tal como se muestra en la figura, el vehlculo ferroviario 1 representado presenta una primera unidad de accionamiento del vehlculo 2 que se compone de un primer automotor del extremo 3 y de un vagon central 4, donde el vagon central 4 porta un colector de corriente 4a y, por ese motivo, se denomina tambien como primer vagon con colector de corriente 4. Ademas, el vehlculo ferroviariol se encuentra provisto de una segunda unidad de accionamiento del vehlculo 5 que presenta un segundo automotor del extremo 6, donde el segundo automotor 6 se encuentra conectado a otro vagon central 7, seguido de un automotor central 8. A dicho automotor 8 se encuentra enganchado otro vagon central 9 que presenta un colector de corriente 9a y, por ese motivo, se denomina a continuation como vagon con colector de corriente 9.
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Entre los vagones con colector de corriente 4 y 9 se encuentra dispuesta una unidad central del vehlculo 11 que en el ejemplo de ejecucion representado contiene dos vagones de accionamiento 12 y 13, as! como vagones l4 y 15 que se enganchan.
El vehlculo ferroviario 1 presenta una llnea comun de abastecimiento de corriente 16 que posee una seccion central 17. Dicha seccion central 17 esta limitada por un primer interruptor principal de seccion 18 y un segundo interruptor principal de seccion 19. Dispuesto en serie con el primer interruptor principal de seccion 18 se situa un primer interruptor principal de la seccion del extremo 20 que, mediante un dispositivo de deteccion de corriente 21, se encuentra conectado a un bobinado primario 22 de un transformador 23. A un punto de conexion comun 24 del primer interruptor principal de seccion 18 y del primer interruptor principal de la seccion del extremo 20, mediante un dispositivo de deteccion de corriente 25, se encuentra conectado el colector de corriente 4a de la primera unidad de accionamiento del vehlculo 2.
En el otro extremo de la seccion central 17 de la llnea comun de abastecimiento 16, dispuesto en serie con el segundo interruptor principal de corriente 19, se proporciona un segundo interruptor principal de la seccion del extremo 26 que se encuentra dispuesto en serie con otro dispositivo de deteccion de corriente 27. El punto de conexion comun 28 del segundo interruptor principal de seccion 19 y del segundo interruptor principal de la seccion del extremo 26 se encuentra conectado al colector de corriente 9a de la segunda unidad de accionamiento del vehlculo 5 mediante un dispositivo de deteccion de corriente 29.
Tal como se muestra ademas en la figura, a la llnea comun de abastecimiento de corriente 16 no solo se encuentra conectado el transformador 23, sino tambien otros transformadores 30, 31, 32 y 33, que respectivamente se encuentran asociados a los automotores 3, 12, 13, 8 y 6. Todos los transformadores mencionados se encuentran provistos respectivamente de dos bobinados secundarios 34 y 35 que, mediante disposiciones de inversores/rectificadores 36, 37, 38, 39 y 40 disenadas del mismo modo, se encuentran conectados a motores 41 a 45 para los ejes del respectivo automotor.
Por ejemplo, si al encontrarse activado el colector de corriente 4a se produce un cortocircuito en el transformador 23 o en la llnea de alimentacion 46 hacia el primer interruptor principal de la seccion del extremo 20, entonces se produce un aumento de la corriente detectada por el dispositivo de deteccion de corriente 21, debido a lo cual reaccionan los dispositivos de proteccion, los cuales no se representan para lograr una mayor claridad, abriendo el primer interruptor principal de la seccion del extremo 20. Todos los otros interruptores principales 18, 19 y 26 permanecen cerrados, de manera que se asegura el suministro de los motores de los automotores 12, 13, 8 y 6, y el vehlculo ferroviario puede continuar desplazandose con una potencia que es superior al 50% de la potencia minima prescrita en casos de falla.
Del mismo modo, si al encontrarse activado el colector de corriente 4a se produce un cortocircuito en los transformadores 32 o 33, asi como en la linea de alimentacion 47 de esos transformadores hacia el segundo interruptor principal de la seccion del extremo 26, entonces debido a la corriente aumentada, indicada por el otro dispositivo de deteccion de corriente 27, se abre ese interruptor principal de la seccion del extremo 26, donde los interruptores principales de seccion 18 y 19 permanecen cerrados, de manera que en el caso de que se encuentre danada la segunda unidad de accionamiento 5 del vehlculo la primera unidad de accionamiento 2 del vehlculo, asi como la unidad central del vehlculo 11, continuan funcionando de forma correcta.
Si al encontrarse activado el colector de corriente 4a se presenta una falla en la seccion central 17 de la linea comun de abastecimiento 16 o en los transformadores 30 y 31, entonces el dispositivo de deteccion de corriente 40 indica una corriente aumentada, debido a lo cual igualmente reaccionan los dispositivos de proteccion, los cuales tampoco se encuentran representados, abriendo el primer interruptor principal de seccion 18. A continuacion, ante un mando especial se abre el segundo interruptor principal de seccion 19 y se eleva adicionalmente el colector de corriente 9, de manera que ambas unidades de accionamiento 2 y 5 del vehlculo se activan nuevamente; donde el vehlculo ferroviario electrico puede continuar desplazandose tambien en ese caso de falla con una potencia suficiente.
Las secuencias son analogas cuando el otro colector de corriente 9a se encuentra activado primero como unico colector de corriente.

Claims (8)

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    REIVINDICACIONES
    1. Vehlcuio ferroviario electrico (1) con una primera y una segunda unidad de accionamiento (2, 5) del vehlcuio, las cuales, en sus extremos que se orientan unos hacia otros, presentan un primer y un segundo vagon con coiector de corriente (4, 9), cuyos colectores de corriente (4a, 9a) se encuentran conectados a una llnea comun de abastecimiento de corriente (16) del vehlculo ferroviario (1), donde entre los vagones con colector de corriente (4, 9) se encuentra dispuesta al menos una unidad central del vehlculo (11) con una instalacion de alta tension que se encuentra conectada a una seccion central (17) de la llnea comun de abastecimiento de corriente, caracterizado porque
    • en el curso de la llnea comun de abastecimiento de corriente (16), en un primer extremo de su seccion central (17), se encuentra dispuesto un primer interruptor principal de la seccion (18) en serie con un primer interruptor principal de la seccion del extremo (20), y en un segundo extremo de la seccion central (17) se encuentra dispuesto un segundo interruptor principal de la seccion (19) en serie con un segundo interruptor principal de la seccion del extremo (26), y
    • el colector de corriente (4a) del primer vagon con colector de corriente (4) se encuentra conectado al punto de conexion (24) entre el primer interruptor principal de la seccion (18) y el primer interruptor principal de la seccion del extremo (20), y el colector de corriente (9a) del segundo vagon con colector de corriente (9) se encuentra conectado al punto de conexion (28) entre el segundo interruptor principal de la seccion (19) y el segundo interruptor principal de la seccion del extremo (26).
  2. 2. Vehlculo ferroviario segun la reivindicacion 1, caracterizado porque
    • la instalacion de alta tension de la unidad central del vehlculo contiene un dispositivo de accionamiento.
  3. 3. Vehlculo ferroviario segun la reivindicacion 2, caracterizado porque
    • las unidades de accionamiento del vehlculo y el dispositivo de accionamiento de la unidad central del vehlculo respectivamente presentan como maximo el 50% de la potencia de accionamiento total del vehlculo ferroviario.
  4. 4. Vehlculo ferroviario segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque
    • a cada interruptor principal de la seccion del extremo (20, 26) se encuentra asociado un dispositivo de deteccion de corriente (21, 27) y a cada interruptor principal de la seccion (18, 19) se encuentra asociado otro dispositivo de deteccion de corriente (40, 41), y
    • en el curso de los colectores de corriente (4a, 9a) se encuentra dispuesto respectivamente un dispositivo de deteccion de corriente adicional (25, 29).
  5. 5. Vehlculo ferroviario segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque
    • los colectores de corriente (4a, 9a) son pantografos.
  6. 6. Metodo para operar un vehlculo ferroviario electrico (1) segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque
    • despues de la activacion del colector de corriente (4a) del primer vagon con colector de corriente (4) se encienden primero el primer interruptor principal de la seccion del extremo (20) y el primer interruptor principal de la seccion (18), y despues se encienden el segundo interruptor principal de la seccion del extremo (26) y el segundo interruptor principal de la seccion (19).
  7. 7. Metodo para operar un vehlculo ferroviario electrico (1) segun una de las reivindicaciones 1 a 5, o metodo acorde a la reivindicacion 6, caracterizado porque
    • en el caso de una falla en la primera unidad de accionamiento (2) del vehlculo con el primer colector de corriente (4a) activado y/o en la llnea de suministro (46) de esa unidad de accionamiento (2) del vehlculo hacia el primer interruptor principal de la seccion del extremo (20), se abre exclusivamente ese primer interruptor principal de la seccion del extremo (20).
  8. 8. Metodo para operar un vehlculo ferroviario electrico (1) segun una de las reivindicaciones 1 a 5, o metodo acorde a la reivindicacion 6, caracterizado porque
    • en el caso de una falla en la segunda unidad de accionamiento (5) del vehlculo con el colector de corriente inactivo y/o en la llnea de suministro (47) de esa unidad de accionamiento (5) del vehlculo hacia el segundo interruptor principal de la seccion del extremo (26), se abre exclusivamente el segundo interruptor principal de la seccion del extremo (26).
    5 9. Metodo para operar un vehlculo ferroviario electrico segun una de las reivindicaciones 1 a 5, o metodo acorde a la
    reivindicacion 6, caracterizado porque
    • en el caso de una falla en la unidad central del vehlculo (11) y/o en la seccion central (17) de la llnea comun de abastecimiento de corriente (16) se abren ambos interruptores principales de la seccion (18, 19) y se activan ambos colectores de corriente (4a, 9a).
    10
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