ES2863957T3 - Unidad motriz de tren de alta velocidad - Google Patents
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Abstract
Unidad motriz de tren de alta velocidad (1), especialmente para el transporte de viajeros, que comprende: - una caja (2) que tiene un techo (2a) y un suelo (2b), donde la caja (2) comprende una cabina de conducción (4) alojada en un extremo anterior (2c) de la caja (2), comprendiendo asimismo la caja un compartimento técnico (18) que comprende una zona de baja tensión (6), una zona de tracción (17) y una zona técnica (29), caracterizada por que - al menos dos bogies (41) están montados bajo el suelo (2b) de la caja (2); donde la zona de baja tensión (6), la zona de tracción (17) y la zona técnica (29) del compartimento técnico (18) se ubican respectivamente una al lado de otra, a lo largo de un eje longitudinal (X1) de la unidad motriz (1), - la unidad motriz (1) comprende un transformador principal (38) ubicado bajo la caja (2) entre los bogies (41); - la zona de tracción (17) comprende un freno reostático (22) en el techo; - la zona de baja tensión (6) comprende un bloque de climatización (8) configurado para climatizar la cabina de conducción (4); - el bloque de climatización (8) se encuentra dispuesto en el techo, y - los bogies (41) están motorizados con motores de tracción (39).
Description
DESCRIPCIÓN
Unidad motriz de tren de alta velocidad
La presente invención concierne a una unidad motriz de tren de alta velocidad, especialmente para el transporte de viajeros.
Los trenes de alta velocidad han experimentado recientemente un notable desarrollo, atrayendo a un número de viajeros en aumento. En muchas ocasiones, en los trenes de alta velocidad, el transporte de pasajeros únicamente se autoriza con reserva de un asiento, para el debido cumplimiento de la normativa de seguridad. Por este motivo, el número de viajeros permitidos y el rendimiento económico de la empresa que gestiona el servicio de transporte están relacionados con el tamaño del propio tren, es decir, con el número de asientos disponibles.
Un tren de alta velocidad comprende una o varias unidades motrices, la mayoría de las veces una en cada extremo de la composición, y cierto número de coches de pasajeros.
A día de hoy, la longitud de las composiciones de tren viene limitada por la longitud de los andenes para pasajeros, con un máximo de 400 metros, según la norma STI Infrastructure. Por otro lado, resulta delicado aumentar la densidad de implantación de los asientos de viajeros en los coches de pasajeros sin perjudicar la comodidad de los viajeros.
Para aumentar la capacidad de transporte de viajeros en un tren de alta velocidad, queda principalmente, por tanto, una posibilidad, a saber, reducir la longitud de las dos unidades motrices instaladas en los extremos de cada composición.
La actual arquitectura de una unidad motriz de cabeza de un tren de alta velocidad comprende bloques de tracción, un transformador y armarios eléctricos instalados en la parte central de un compartimento de máquina, con dos pasillos laterales de 500 mm de anchura.
Los equipos de alta tensión se ubican en el techo, mientras que los equipos de frenado, el equipo de climatización de la cabina y las baterías se instalan por debajo de la caja. Las aspiraciones de aire para refrigerar estos equipos se realizan por las caras laterales de la estructura de la caja de la unidad motriz. Adicionalmente, se prevén normalmente cuatro cubiertas en el techo, que permiten realizar el mantenimiento de cada parte de la unidad motriz. El documento CN 203888794 U describe una locomotora eléctrica en la que se halla dispuesto un pasillo en el centro de una sala de máquinas en el sentido de la longitud, mientras que, a ambos lados de este pasillo, van instalados equipos. No obstante, esta locomotora es tan larga como aquellas de la técnica anterior.
Con las disposiciones antes descritas, no es posible reducir aún más la longitud de la unidad motriz para aumentar el espacio disponible para los viajeros.
Análogos problemas se plantean cuando se utiliza un tren de alta velocidad para el transporte de mercancías, por ejemplo para el transporte y la clasificación de correo, por cuanto que asimismo se debe optimizar el espacio disponible para las mercancías y los agentes.
El documento EP 2314492 describe una composición ferroviaria dual constituida a partir de varios vehículos, y un convoy ferroviario determinado a partir de tales composiciones que presenta un suelo bajo en toda la longitud de la composición.
El documento WO 2016/139167 describe un vehículo ferroviario, un procedimiento de producción y un procedimiento de arrastre de un vehículo ferroviario que comprende al menos una carrocería de coche de tipo conocido.
Es, pues, una finalidad de la invención proponer una unidad motriz de tren de alta velocidad que no presente los inconvenientes de la arquitectura del estado de la técnica.
A tal efecto, tiene especialmente por objeto la invención una unidad motriz de tren de alta velocidad, especialmente para el transporte de viajeros, que comprende:
- una caja que tiene un techo y un suelo, donde la caja comprende una cabina de conducción alojada en un extremo anterior de la caja;
- un compartimento técnico que comprende una zona de baja tensión, una zona de tracción y una zona técnica, y - al menos dos bogies montados bajo el suelo de la caja;
donde la zona de baja tensión, la zona de tracción y la zona técnica del compartimento técnico se ubican respectivamente una al lado de otra a lo largo de un eje longitudinal de la unidad motriz, y en la que:
- la unidad motriz comprende un transformador principal ubicado bajo la caja entre los bogies;
- la zona de tracción comprende un freno reostático en el techo;
- la zona de baja tensión comprende un bloque de climatización configurado para climatizar la cabina de conducción; - el bloque de climatización se encuentra dispuesto en el techo; y
- los bogies están motorizados con motores de tracción.
Merced a la invención, la longitud de la unidad motriz puede verse reducida, mientras que acomoda el conjunto de los componentes funcionales necesarios para su funcionamiento.
De acuerdo con aspectos ventajosos pero no obligatorios de la invención, esta unidad motriz puede incorporar una o varias de las siguientes características, tomadas según cualquier combinación técnicamente admisible.
En una primera forma de realización de la invención, la unidad motriz comprende cables de alimentación eléctrica configurados para ser conectados a unas baterías de almacenamiento de energía eléctrica dispuestas dentro de un coche ferroviario adyacente a la unidad motriz.
En otra forma de realización de la invención, la unidad motriz comprende un bastidor eléctrico que comprende el transformador principal y al menos un bobinado suplementario, estando ubicado el bastidor eléctrico bajo la caja entre los bogies.
En otra forma de realización de la invención, la zona de tracción comprende al menos un bloque de tracción unido eléctricamente al bobinado suplementario, determinando el bloque de tracción y el bobinado suplementario un circuito de conversión de energía eléctrica.
En otra forma de realización de la invención, la zona de tracción y la zona técnica comprenden cada una de ellas un grupo de ventilación.
En otra forma de realización de la invención, el compartimento técnico comprende un pasillo central que tiene una anchura, medida perpendicularmente al eje longitudinal y según una dirección horizontal en la configuración normal de utilización de esta unidad motriz, que tiene un valor comprendido entre 500 y 750 mm.
En otra forma de realización de la invención, la zona de baja tensión, la zona de tracción y la zona técnica comprenden cada una de ellas al menos una toma de entrada de aire y una toma de salida de aire respectivas instaladas en altura, en el techo.
En otra forma de realización de la invención, la zona técnica se encuentra en un extremo posterior de la unidad motriz opuesto al extremo anterior donde se encuentra la cabina de conducción y ubicándose la zona de baja tensión, la zona de tracción y la zona técnica una al lado de otra a lo largo del eje longitudinal de la unidad motriz. En otra forma de realización de la invención, en el techo de la zona técnica se halla ubicado un pantógrafo, y en la que la zona técnica comprende, bajo una cubierta del techo, un bloque de alta tensión que comprende un disyuntor y/o un seccionador a propósito para aislar eléctricamente el pantógrafo de una cadena de tracción comprendida en la unidad motriz.
En otra forma de realización de la invención, la unidad motriz comprende tres cubiertas practicables instaladas en el techo para proteger los equipos montados en el techo respectivamente en correspondencia con las zonas de baja tensión, de tracción y técnica.
La invención y otras ventajas de la misma se comprenderán mejor con la lectura de la subsiguiente descripción, dada únicamente a título de ejemplo y hecha con referencia a los dibujos que se acompañan, en los cuales:
- la Figura 1 es una vista esquemática desde arriba de una unidad motriz conforme a la invención, sin techo, y - la Figura 2 es una sección longitudinal de la unidad motriz de la Figura 1, según la línea M-M representada en la Figura 1.
Sucintamente, la unidad motriz de tren de alta velocidad de la presente invención incluye un pasillo central y una pluralidad de bloques de funcionamiento instalados a izquierda y derecha de este pasillo en un compartimento técnico, para realizar las siguientes acciones:
- reducir la longitud de los equipos de la cadena de tracción;
- realizar un bloque de tracción por bogie con los equipos auxiliares integrados;
- instalar los equipos que, en la técnica anterior, estaban en el techo en el compartimento técnico;
- instalar un reostato de frenado en el techo;
- instalar un transformador principal en situación inferior a la caja;
- crear la aspiración de aire en el techo.
Tal y como se representa en las Figuras 1 y 2, donde con las mismas referencias se indican los mismos elementos, una unidad motriz 1 conforme a la invención comprende una caja 2 que tiene un techo 2a y un suelo 2b y que presenta un extremo anterior 2c apto para alojar una cabina de conducción 4, visible a través de su parabrisas y una de sus ventanillas laterales.
Se define la parte delantera de la unidad motriz 1 como el lado hacia el cual avanza en funcionamiento normal. La parte trasera de la unidad motriz se halla opuesta a la parte delantera de la unidad motriz. En la Figura 1, una flecha S va de la parte delantera hacia la parte trasera de la unidad motriz 1.
Siguiendo adelante con la descripción de la unidad motriz 1 en el sentido indicado por la flecha S, al lado de la cabina de conducción 4, se encuentra un compartimento técnico 18 que comprende una zona de baja tensión 6 donde va instalado un sistema HVAC 8 (Heat Ventilation Air conditioning and Cooling) a propósito para climatizar la cabina de conducción 4; una zona de tracción 17, descrita con detalle a continuación; y una zona técnica 29, también descrita con detalle a continuación.
El sistema HVAC 8 de la unidad motriz 1 comprende dos tomas de aire de entrada 8a y una toma de salida de aire 8b. El sistema HVAC 8 queda visible en la Figura 2.
La zona de baja tensión además está equipada con una toma de salida de aire 8c para el aire interno del compartimento técnico 18.
Una boca de entrada en cada cara de la unidad motriz, que normalmente está obturada por una puerta 9, va a parar al compartimento técnico 18 en correspondencia con la zona de baja tensión 6.
En la zona de baja tensión 6, se ubican un sistema de control del tren y unos sistemas de control de seguridad y de señalización de la unidad motriz 1. Estos sistemas conocidos por un experto en la materia están integrados en unos armarios de control 11 dispuestos a lo largo de un eje longitudinal X1 de la unidad motriz 1, entre la cabina de conducción 4 y las puertas 9.
A través de un tabique divisorio 14, pasan unos flujos de aire 10 hacia la cabina de conducción 4 y unos flujos de aire de escape 12 de aire hacia el sistema HVAC 8.
La zona de tracción 17 comprende dos bloques de tracción 50 de la unidad motriz 1. Sobre la parte superior de la zona de tracción 17, es decir, en el techo, van dispuestos un freno reostático 22, una toma de entrada de aire 20 para la zona de tracción 17, dos tomas de entrada de aire 28 y una toma de salida de aire 27 para el freno reostático 22, dos tomas de entrada de aire 25 para los bloques de tracción 50 y una toma de entrada de aire 24 para unos motores eléctricos de tracción 39 de la unidad motriz 1. La Figura 2 muestra el freno reostático 22 con su unidad de aireación 22b.
El sistema HVAC 8 constituye el grupo de climatización, los elementos 20, 25, 28, 27, 22b y 24 constituyen grupos de ventilación de la unidad motriz 1 y de sus accesorios. La toma de entrada de aire 20 para el compartimento técnico 18 se encuentra a un lado de un pasillo central 26 del compartimento técnico 18, en tanto que la toma de entrada de aire 24 para los motores eléctricos de tracción 39 se encuentra al otro lado del pasillo central 26. Ventajosamente, el pasillo central 26 tiene una anchura I26, medida perpendicularmente al eje longitudinal X1 y según una dirección horizontal en la configuración normal de utilización de esta unidad motriz, que es igual a aproximadamente 700 mm. En la práctica, la anchura I26 puede tener un valor comprendido entre 500 y 750 mm, preferentemente igual a 700 mm aproximadamente. Esta anchura I26 está determinada para permitir un paso confortable de un operario, sin limitar sensiblemente el volumen disponible para los equipos de la unidad motriz. La toma de salida de aire 27 para el freno reostático se ubica en el techo por encima del pasillo central 26.
Las tomas de entrada de aire 28 para el freno reostático 22 se ubican en el techo a ambos lados del pasillo 26. Las tomas de entrada de aire 25 para los bloques de tracción 50 se ubican en el techo a ambos lados del pasillo 26, respectivamente por encima de los boques de tracción 50.
En el extremo posterior de la unidad motriz 1, opuesto a aquel donde se encuentra la cabina de conducción 4, se encuentra la zona técnica 29. De este modo, la zona de baja tensión 6, la zona de tracción 17 y la zona técnica 29 se ubican respectivamente una al lado de otra, a lo largo del eje longitudinal X1 de la unidad motriz 1, dentro del compartimento técnico 18.
Sobre el techo de la zona técnica 29, se ubica un pantógrafo 30, una toma de entrada de aire 32 para los motores de tracción 39, una toma de entrada de aire 34 para una producción de aire suministrada por un depósito de aire suplementario 46 que a continuación se describe, y una toma de entrada de aire 36 para un ventilador de la zona técnica 29 y una toma de salida de aire. Estas tomas de entrada de aire 32, 34 y 36 forman parte, asimismo, de los
grupos de ventilación de la unidad motriz 1 y de sus accesorios, en este caso concreto, los motores de tracción 39 y el ventilador.
La toma de entrada de aire 36 se encuentra a un lado de un pasillo central 26 del compartimento técnico 18, en tanto que la toma de entrada de aire 32 para los motores eléctricos de tracción 39 se encuentra al otro lado del pasillo central 26.
En la zona técnica 29 se encuentran, como es sabido por un experto en la materia, un bloque de alta tensión, un bloque de distribución auxiliar y un cuadro de frenado, no representados. El bloque de alta tensión comprende un disyuntor y/o un seccionador a propósito para aislar eléctricamente el pantógrafo 30 de una cadena de tracción comprendida en la unidad motriz 1. El disyuntor y/o seccionador se ubican bajo una cubierta del techo, es decir, en el techo.
En la Figura 2, se reconoce un transformador principal 38 ubicado bajo el suelo 2b de la caja 2, entre dos bogies 41 montados bajo el suelo 2b. En la parte posterior del transformador principal 38, se encuentra dispuesta una salida de aire 40 para el bloque motor.
Los bogies 41 están motorizados con los motores de tracción 39.
Por encima del pantógrafo 30, dentro de la caja 2, se encuentra un deshidratador de aire 42 (air dryer) con un depósito de aire principal 44 y un depósito de aire suplementario 46 asociados, así como un ventilador 48 para los motores de tracción 39, asociado a la toma de aire 32.
Como se desprende de la anterior descripción, los depósitos de aire 44 y 46 van instalados dentro de la caja 2 y los grupos de ventilación 8, 20, 25, 28, 27, 22b, 24, 32, 34 y 36 van instalados en el techo, por encima de la zona de baja tensión 6, de la zona de tracción 17 y de la zona técnica 29 dentro del compartimento técnico 18. La unidad motriz de alta velocidad 1 según la presente invención comprende, adicionalmente, tres cubiertas, no representadas, instaladas en el techo para proteger los equipos respectivamente montados por encima de la zona de baja tensión 6, de la zona de tracción 17 y de la zona técnica 29. Estas cubiertas son practicables para permitir realizar el mantenimiento de los equipos en cuestión.
La unidad motriz según la presente invención comprende adicionalmente:
- cables de alimentación eléctrica configurados para ser conectados a unas baterías de almacenamiento de energía eléctrica dispuestas dentro de un coche ferroviario adyacente a la propia unidad motriz.
Ventajosamente, bajo la caja 2 entre los bogies 41, se ubica un bastidor eléctrico que comprende el transformador principal 38 y al menos un bobinado suplementario.
También ventajosamente, al menos uno de los bloques de tracción 50 está unido eléctricamente al bobinado suplementario, determinando el bloque de tracción 50 y el bobinado suplementario un circuito de conversión de energía eléctrica.
La unidad motriz de la presente invención presenta las siguientes ventajas:
- la unidad motriz 1 es más corta que las unidades motrices de la técnica anterior. Su longitud es inferior a 19 m, es decir, 4 m inferior a la de una actual unidad motriz de tren de alta velocidad; esta característica permite, por tanto, ganar 8 m de longitud en las dos unidades motrices de una composición de tren, aumentando la capacidad de pasajeros en los coches de pasajeros;
- el aire de refrigeración es aspirado en el techo, limitando la contaminación en el compartimento técnico 18;
- la aspiración del aire en el techo (en lugar de una aspiración en las caras laterales) permite reducir el ruido frente al exterior y tener unos paneles de caras laterales sin aberturas, que son más estéticos y permiten más libertad en cuanto a diseño;
- la instalación del transformador 38 bajo la caja y de los equipos de alta tensión dentro del compartimento técnico 18 permite rebajar el centro de gravedad general de la unidad motriz 1 y reducir sus dimensiones;
- la resistencia al avance se reduce, porque la instalación de los equipos de alta tensión dentro del compartimento técnico permite dotar completamente de cubierta una parte del techo.
No dejando de de ser el mismo el principio de la invención, las formas de realización y los detalles de la fabricación pueden variar considerablemente de cuanto se ha descrito e ilustrado únicamente a título de ejemplo no limitativo, sin salir del ámbito de protección de la presente invención definido por las reivindicaciones adjuntas.
Claims (10)
1. Unidad motriz de tren de alta velocidad (1), especialmente para el transporte de viajeros, que comprende: - una caja (2) que tiene un techo (2a) y un suelo (2b), donde la caja (2) comprende una cabina de conducción (4) alojada en un extremo anterior (2c) de la caja (2), comprendiendo asimismo la caja un compartimento técnico (18) que comprende una zona de baja tensión (6), una zona de tracción (17) y una zona técnica (29), caracterizada por que
- al menos dos bogies (41) están montados bajo el suelo (2b) de la caja (2);
donde la zona de baja tensión (6), la zona de tracción (17) y la zona técnica (29) del compartimento técnico (18) se ubican respectivamente una al lado de otra, a lo largo de un eje longitudinal (X1) de la unidad motriz (1),
- la unidad motriz (1) comprende un transformador principal (38) ubicado bajo la caja (2) entre los bogies (41);
- la zona de tracción (17) comprende un freno reostático (22) en el techo;
- la zona de baja tensión (6) comprende un bloque de climatización (8) configurado para climatizar la cabina de conducción (4);
- el bloque de climatización (8) se encuentra dispuesto en el techo, y
- los bogies (41) están motorizados con motores de tracción (39).
2. Unidad motriz según la reivindicación 1, en la que la unidad motriz comprende cables de alimentación eléctrica configurados para ser conectados a unas baterías de almacenamiento de energía eléctrica dispuestas dentro de un coche ferroviario adyacente a la unidad motriz.
3. Unidad motriz según la reivindicación 1 ó 2, en la que la unidad motriz comprende un bastidor eléctrico que comprende el transformador principal (38) y al menos un bobinado suplementario, estando ubicado el bastidor eléctrico bajo la caja (2) entre los bogies (41).
4. Unidad motriz según la reivindicación 3, en la que la zona de tracción (17) comprende al menos un bloque de tracción unido eléctricamente al bobinado suplementario, determinando el bloque de tracción (17) y el bobinado suplementario un circuito de conversión de energía eléctrica.
5. Unidad motriz según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la zona de tracción (17) y la zona técnica (29) comprenden cada una de ellas un grupo de ventilación (20, 22b, 24, 25, 27, 28, 32, 34, 36).
6. Unidad motriz según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el compartimento técnico (18) comprende un pasillo central (26) que tiene una anchura (I26), medida perpendicularmente al eje longitudinal (X1) y según una dirección horizontal en la configuración normal de utilización de esta unidad motriz (1), que tiene un valor comprendido entre 500 y 750 mm.
7. Unidad motriz según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la zona de baja tensión (6), la zona de tracción (17) y la zona técnica (29) comprenden cada una de ellas al menos una toma de entrada de aire (8a, 20, 32, 34, 36) y una toma de salida de aire (8b, 8c, 27) instaladas en altura, en el techo.
8. Unidad motriz según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la zona técnica (17) se encuentra en un extremo posterior de la unidad motriz (1) opuesto al extremo anterior donde se encuentra la cabina de conducción (4), y ubicándose respectivamente la zona de baja tensión (6), la zona de tracción (17) y la zona técnica (29) una al lado de otra a lo largo del eje longitudinal (X1) de la unidad motriz (1).
9. Unidad motriz según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que, en el techo de la zona técnica (29), se halla ubicado un pantógrafo (30), y en la que la zona técnica (29) comprende, bajo una cubierta del techo, un bloque de alta tensión que comprende un disyuntor y/o un seccionador a propósito para aislar eléctricamente el pantógrafo de una cadena de tracción comprendida en la unidad motriz.
10. Unidad motriz según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende tres cubiertas practicables instaladas en el techo para proteger los equipos montados en el techo respectivamente en correspondencia con las zonas de baja tensión (6), de tracción (17) y técnica (29).
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