JP2013507903A

JP2013507903A - バッテリ駆動レール研磨機

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Publication number: JP2013507903A
Application number: JP2012534238A
Authority: JP
Inventors: サミ，サイード・レザ・アーメド
Original assignee: ハースコ・コーポレーション
Priority date: 2009-10-13
Filing date: 2010-10-07
Publication date: 2013-03-04
Also published as: EP2488399A2; TW201124293A; WO2011046801A2; AU2010307134A1; CN102596677A; WO2011046801A3; US20110083578A1; BR112012008816A2

Abstract

トラクションモーターを有する少なくとも１つの推進車（１０）と、作業用電動機を有する少なくとも１つの作業車（１００）と、を有するレール車両編成（２）。エネルギー貯蔵ユニット（１８）が、トラクションモーターおよび作業用電動機に動力を提供するために車両編成に設けられる。このエネルギー貯蔵ユニットは、車両編成の作業モード、移動速度および曲線特性ために十分な動力を提供する。このエネルギー貯蔵ユニットを使用することは、安全面、環境面および動作面において有益である。
【選択図】図１

Description

本発明は、種々の供給源から充電され得、さらには、ディーゼルフュームが環境または作業員を危険にさらしてしまうような場合および／またはディーゼル駆動車両が望まれないような場合に使用され得る、バッテリ駆動鉄道車両に関する。

[0001]従来の鉄道機関車またはメンテナンス車両は、通常、ディーゼル−電気システムによりまたはディーゼル−油圧システムにより動力を供給される。エネルギー貯蔵システム（バッテリパック、コンデンサバンク、フライホイール組立体、または、これらのシステムの組み合わせ）を組み込むことにより、そうでない場合には消費されるようなエネルギーを捕捉して貯蔵するために、ハイブリッド機関車、または、ハイブリッド機関車／炭水車の組み合わせが使用され得ることが知られている。このエネルギー貯蔵システムは、車載エンジン、同じ車両編成内の別のハイブリッド機関車または従来の機関車、回生ブレーキシステム、あるいは、外部供給源により、充電され得る。貯蔵されたエネルギーは、エネルギー貯蔵車のトラクションモーターまたは車両編成内の別の動作構成要素のトラクションモーターに動力を供給するのに使用され得る。

[0002]レールの使用が広範囲であり、特に大都市に設置されているような多くの地域では、排気の制御および騒音の制御のための特別な要求基準が存在し、これらはますます厳しくなっている。多くの鉄道車両は一般に何度も始動および停止を行い、しばしばかなりのアイドリング時間を伴う。従来のディーゼル機関車は排気基準が厳しくなっており、燃料経済性が向上しているが、低排気かつ中程度の騒音での運転または無排気かつ低騒音での運転が必要とされるような、部分的に密閉された駅、地下の駅、トンネルまたは人口密集地などの多くの状況が存在し、これらの要求事項は従来のディーゼル機関車によって常に満たされるわけではない。

[0003]また、ディーゼル燃料が流出することによりトンネル内の環境またはレール路線沿い環境が被害を受ける可能性がある。ディーゼル燃料に伴うフュームも、特にトンネルなどの閉じ込められた領域の環境に被害を与える可能性がある。油圧油が流出することでも、トンネル内またはレール路線沿い環境が被害を受ける可能性がある。また、このように油圧油が流出することにより、別の鉄道車両および旅客列車のブレーキが影響を受ける可能性があり、それによりレールの安全性が大きく低下する可能性がある。

[0004]メンテナンス車両は、レール研磨機を含めた多くのタイプの車両を含むことができる。鉄道トラックレール（ｒａｉｌｒｏａｄｔｒａｃｋｒａｉｌ）は列車がレール上を通過することにより磨耗し、また、鉄道車両の車輪および車輪フランジに直接に接触する鉄道トラックレールのヘッド表面が不均一に磨耗する傾向にある。具体的には、ヘッドの断面形状が歪むことがあり、レールヘッドの頂部表面内の窪みが拡大してレールヘッドの表面が変化して波形になる場合がある。さらに、レールヘッドのバリが拡大する場合もあり、またはそれ以外でもレールヘッドの形状の対称性が失われる可能性がある。このような不具合は特に高速時に望ましくない振動を発生させ、さらに、高レベルの騒音を発生させる。したがって、安全性のために、乗車時の快適性のために、トラック、トラックベッドおよび鉄道車両の保護のために、および、騒音の軽減のために、鉄道トラックレール上の滑らかに延びている表面を維持することが重要となる。

[0005]鉄道トラックレールを滑らかな適切な形状の状態に維持するために、研磨機械が開発されている。このような研磨機械は一般に、トラックレールのレールヘッド表面の近くに、機関車などによって担持される複数の回転式研磨モジュールを有する。これらの研磨モジュールは、レール表面を研磨してレール表面を滑らかな望ましい形状まで回復させるために、レール表面と同一面の位置まで下げられ得る回転式の研磨用研削砥石（ａｂｒａｓｉｖｅｇｒｉｎｄｉｎｇｓｔｏｎｅ）を有する。具体的には、このような研磨作業には、高馬力の電動機によって動力を供給される、重い研削砥石のアレイを担持するトラック上の研磨用列車が使用されている。このようなレール研磨車の一例が米国特許第４，５８３，３２７号明細書に開示されており、この米国特許では、垂直型の研削砥石ユニットおよび水平型の研削砥石ユニットを有するレール研磨車が記載されている。水平型の研削砥石は、平坦部と、研磨表面である環状面と、を有する概して環状形であり、一方垂直型の研削砥石は、砥石の外側円筒形表面を用いて研磨を行う。この研磨車は、各砥石をレールに適切に係合させるために垂直型の研削砥石のアレイの位置制御部を実装し、ここでは、水平型の研削砥石は個別に位置決めされ得ることから、レールヘッド上での研磨位置および研磨集中度に柔軟性がもたらされる。

[0006]一般的なレール研磨車両は、２つ以上の無蓋貨車（台車）上の流体静力学トランスミッションを駆動させるディーゼルパワー車（ｄｉｅｓｅｌｐｏｗｅｒｃａｒ）を備える２つから４つの車から構成される。このディーゼルパワー車のエンジンはまた、電気式研磨用モータヘッドに動力を供給する５７５ＶのＡＣ発電機を駆動させる。これらのディーゼル駆動車および流体静力学トランスミッションは、研磨車に効果的に動力源を供給するが、一般に、動作的問題を有しており、特に研磨車両がトンネルなどの閉じられた環境で運転される場合に安全面および環境面で種々の問題を引き起こす。

[0007]したがって、ディーゼルフュームまたはディーゼル排気煙が乗務員を危険にさらすような場合および外部電気供給が利用不可能であるかまたは安全に使用され得ないような場合に使用するための、限定しないが、架空リフト、トラック設備（ｔｒａｃｋｕｔｉｌｉｔｙ）または研磨機などの、完全にバッテリによって作動される鉄道車両を提供することが有益である。また、異なる供給源から直接に充電され得、したがって補給のために停車場に戻ることの必要性を排除することができる、バッテリ駆動の車両編成を提供することが有益である。さらに、独立したシステムを有しており、したがって、ディーゼル駆動車両編成で必要とされるような５７５Ｖの高圧線を車の間に有することの必要性を排除することができ、それによりメンテナンスのためにおよび輸送のために車を結合させたり切り離したりするのを容易にすることができる、バッテリ駆動機関車およびバッテリ駆動メンテナンス車を提供することが有益である。

[0008]目的は、電流（すなわち、電動シリンダ、電動アクチュエータ）によって動力を供給され、したがって油圧シリンダおよび油圧油の必要性を排除することができさらにはそれらに付随する環境面および安全面の問題を排除することができる、バッテリ駆動の車両編成を提供することである。

[0009]別の目的は、ディーゼル駆動車両編成に伴う一酸化炭素の排出物の増大を排除することができ、したがって整備員が致命的に汚染される可能性を排除することができる、バッテリ駆動の車両編成を提供することである。

[0010]別の目的は、ディーゼル燃料を使用せず、したがって、運転中または通電されたトラック上でのトラック移動（ｔｒａｃｋｔｒａｖｅｌ）中にディーゼル燃料が流出または漏洩することにより出火が起こる危険性を排除することができる、車両編成を提供することである。

[0011]別の目的は、車両編成全体の一部の構成要素またはすべての構成要素を故障させる可能性がある、さらには、乗務員に、熱による苦痛（ｈｅａｔｓｔｒｅｓｓ）、脱水症状、熱中症または心臓停止を引き起こしたりする可能性がある、ディーゼル燃料の排気から熱が放出されることによりトンネルが過度に加熱されること、を排除することである。

[0012]別の目的は、ディーゼル燃料の流出およびそれに付随する有害なフュームを排除することができる、より環境に優しいバッテリ駆動の車両編成を提供することである。
[0013]別の目的は、トンネル内の環境またはレール路線沿いの環境に被害を与える可能性がありさらには別の鉄道車両および旅客列車の制動に影響を与える可能性があり、それによりレールの安全性を大幅に低下させる可能がある油圧油の流出を防止することである。

[0014]別の目的は、特別な燃料庫で燃料を補給することを必要とせずしたがって車両編成の範囲を拡大することができ、さらには車両編成の持続時間を延ばすことができるバッテリ駆動車両の車両編成を提供することである。

[0015]別の目的は、代替の動力供給源から直接に充電を行うことができるバッテリ駆動の車両編成を提供することである。
[0016]別の目的は、バッテリ駆動の推進車およびバッテリ駆動のメンテナンス車が独立したシステムを有し、それにより車の間に高圧線を有することの必要性を排除し、それによりメンテナンスのためのおよび輸送のために車を結合させたり切り離したりするのを大幅に容易にすることができるような、車両編成を提供することである。

[0017]一態様は、少なくとも１つのバッテリ駆動の推進車および少なくとも１つの軌道車を有するバッテリ駆動のレール車両編成に関する。バッテリ駆動の推進車はその上に少なくとも１つの第１のバッテリを有する。少なくとも１つのバッテリ駆動の推進車に結合される軌道車は、軌道車上に配置される作動装置に動力を供給するために少なくとも１つの第２のバッテリを有する。少なくとも１つの第１のバッテリおよび少なくとも１つの第２のバッテリは推進車を前進させ、さらには作動装置に動力を供給する。

[0018]別の目的は、トラクションモーターを有する少なくとも１つの推進車と、作業装置を有する少なくとも１つの作業車とを有するレール車両編成を提供することである。トラクションモーターおよび作業装置に動力を供給するために、少なくとも１つのエネルギー貯蔵ユニットが車両編成に設けられる。この少なくとも１つのエネルギー貯蔵ユニットは、車両編成の作業モード、移動速度および曲線特性（ｃｕｒｖｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ）のために十分な動力を提供する。少なくとも１つのエネルギー貯蔵ユニットを使用することは、安全面、環境面および動作面において有益である。

[0019]別の目的は、推進車上にある少なくとも１つの第１のバッテリパックおよび作業車上にある少なくとも１つの第２のバッテリパックを含む少なくとも１つのエネルギー貯蔵ユニットを提供することである。少なくとも１つの第１のバッテリパックはトラクションモーターに動力を供給し、少なくとも１つの第２のバッテリパックは作業装置に動力を供給する。

[0020]別の目的は記載されるレール車両編成を提供することであり、ここでは、少なくとも１つのバッテリパックが推進車バスに電力を提供する。推進車バスは、推進車の車軸を駆動させるトラクションモーターに動力を提供するように、さらには、推進車の別の制御装置および設備を作動させる推進車用補助動力インバータに動力を供給するように構成される。

[0021]別の目的は、推進車バスが作業車バスに電気的に係合されて実現される、レール車両編成を提供することである。推進車バスは、少なくとも１つの第１のバッテリパックが過度に動力を発生させたときに、作業車に動力を供給する。

[0022]別の目的はレール車両編成を提供することであり、ここでは、トラクションモーターが、推進車バスに動力を戻すために発電機として機能し、それにより動力が少なくとも１つのバッテリパックへと戻るにように流れ、少なくとも１つの第１のバッテリパックが充電される。別の目的は、推進車バスに動力を戻すために回生ブレーキが外部からトラクションモーターを励磁するような、レール車両編成を提供することである。

[0023]別の目的は、サードレール、カテナリまたは陸上電力から構成されるグループからエネルギー貯蔵ユニットが充電されるのを可能にするために、充電シューまたはパンタグラフが設けられるような、車両編成を提供することである。

[0024]別の目的は、推進車の運転室が推進車の端部に配置され、推進車および作業車を制御するためにその中に設けられる制御装置を有するような、車両編成を提供することである。

[0025]別の目的は、少なくとも１つの第２のバッテリパックが第２の補助動力インバータを介して作業車補助装置に動力を供給するような、レール車両編成を提供することである。

[0026]別の目的はレール車両編成を提供することであり、ここでは、作業車がその上に配置される研磨機を有し、研磨機が少なくとも１つのエネルギー貯蔵ユニットによって動力を供給され、それによりレール上で研磨作業が行われる。

[0027]別の目的はレール車両編成を提供することであり、ここでは、補助動力源が少なくとも１つの推進車に設けられ、この動力源が少ない排気を排出するように構成される。少なくとも１つのエネルギー源ユニットを再充電するための動力連絡部が外側に存在しない場合またはそのような動力連絡部を外側に配置することが実現不可能である場合、あるいは、車両編成を運転するために必要とされるときに少なくとも１つのエネルギー源ユニットを完全に充電された状態まで充電するのに十分な時間がない場合、補助動力源が、少なくとも１つのエネルギー源ユニットを充電するためにまたは車両編成を緊急に移動させるのを可能にするために起動される。

[0028]例として、本発明の原理を示している添付図面と併せた以下の好適な実施形態のより詳細な説明から、本発明の別の特徴および利点が明らかとなる。

[0029]バッテリ駆動の車両編成の一実施形態を示す側面図である。 [0030]図１の車両編成の代替の推進車または機関車の運転室部分を示す側面図である。 [0031]バッテリ駆動の車両編成で使用され得る作業車の一実施形態を示す側面図である。 [0032]レール研磨用の車両編成の研磨車の、バッテリ駆動の車両編成で使用され得る作業車の代替の実施形態を示す概略的な側面図である。 [0033]機関車の動力配分システムを示す例示の流れ図である。 [0034]研磨車の動力配分システムを示す例示の流れ図である。

[0035]本発明は、例えば大型のバッテリパックなどの１つまたは複数のエネルギー貯蔵ユニットによって推進動力および補助動力が生成される、車両編成に関する。本明細書で説明される例示の実施形態はレール研磨機車両編成に関するが、特許請求の範囲は、限定しないが、架空リフト車両やトラック設備車両（ｔｒａｃｋｕｔｉｌｉｔｙｖｅｈｉｃｌｅ）やタンパなどのメンテナンス車両を含む、任意のタイプの鉄道車両または車両編成に関する。

[0036]図１は、車両編成の主要な構成要素の機能的関係を示す、バッテリ駆動のレール車両編成２の概略的な側面図である。この例示の実施形態は、２つの電力車、推進車または機関車１０と、推進車または機関車１０の間に配置される２つの作業車または研磨車１００と、を有するレール研磨用の車両編成を描いている。多様な数の機関車ならびに作業車および別のタイプの作業車を含む別の構成も本発明の範囲から逸脱することなく可能である。各機関車１０は、それぞれの端部１４に近接して配置される管理用運転室（ｃｏｎｔｒｏｌｃａｂ）１２を有する。機関車１０のための動力は、機関車１０に配置される１つまたは複数のバッテリ、バッテリパックまたはエネルギー貯蔵ユニット１８によって提供される。図５を参照すると、バッテリパック１８がＤＣバス２０にＤＣ電力を提供する。ＤＣバス２０からの動力はバッテリパック１８からまたはバッテリパック１８まで流れることができ、あるいは、牽引装置２１および複数のトラクションモーター２２まで流れることができる。通常、トラクションモーター２２の各々が車軸と車輪との組み合わせ２４を駆動させる。別法として、ＤＣバス２０は、後でより完全に考察するように、バッテリパック１８と、サードレールなどの、外側にある供給源と、の両方から同時にトラクションモーター２２に動力を提供する。ＤＣバス２０はまた、空気圧縮機３６ならびに別の標準の制御装置および機関車の照明などの設備３４を作動させるのに使用され得るような補助動力インバータ２６に電力を伝達することができる。トラクションモーター２２がＡＣ電動機である場合、トラクションモーター２２はＤＣバス２０に接続されるインバータ（図示せず）によりＡＣ動力を受けることができる。別法として、トラクションモーター２２がＤＣ電動機である場合、トラクションモーター２２はＤＣバス２０に接続されるチョッパ回路（図示せず）によりＤＣ動力を受ける。

[0037]一実施形態では、ブレーキモードの場合、トラクションモーター２２はＤＣバス２０に動力を戻すために発電機として機能することができる。回生ブレーキは、通常、ブレーキ段階において駆動軸に動力を供給してそれらの駆動軸を発電機（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｇｅｎｅｒａｔｏｒ）に変換するためのトラクションモーター２２を外部から励磁することにより、実現される。動力はバッテリパック１８に戻るように流れることができる。コントローラが、バッテリパック１８の充電状態が所定の上限に達したと判断すると、スイッチ（図示せず）を開けることにより、発電制動からの過剰のエネルギーが、消失される抵抗バンクまたは抵抗グリッドへと移行される。種々のブレーキシステムが使用されてよいが、示される機関車１０は、従来の２管式ブレーキシステムおよびリジェネレーションブレーキシステムを有する。

[0038]電気機関車１０は、ＴｏｍｏｅＥｌｅｃｔｒｉｃＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＣｏｍｐａｎｙによって製造されている、現在市販されているＴｏｍｏｅＣ８３８の機関車エンジンの修正バージョンであってよい。しかし、本発明はこの特定の構成の機関車エンジンを使用することに限定されない。上で考察したように、電気機関車１０は、作業モード、勾配のある移動速度、および、曲線特性を可能にするバッテリパック１８を備える。代表的な機関車１０の一実施例では、推進車または機関車バッテリパック１８の容量は、車両編成が最大で４時間ゆっくりした作業サイクルで約２４ｋｍのリターントラック移動（ｒｅｔｕｒｎｔｒａｃｋｔｒａｖｅｌ）を行うのに十分である。しかし、バッテリパック１８は、バッテリパックを配置しているそれぞれの車両編成の機能を実行するのに必要となる適切な容量を有するような大きさおよび構成であってよい。

[0039]示される実施形態では、トラクションモーター２２はＣ８３８の機関車に現在設置されているサーボモータに類似する。しかし、ギアボックスを取り外して車軸に直接に電動機を装着するような別の代替形態も、本発明の範囲から逸脱することなく使用され得る。

[0040]機関車１０がディーゼルまたはガスから動力を得るエンジンを有さない場合、車両編成を前進させることおよび運搬することは、機関車１０に収容されるバッテリパック１８によって供給される動力によって実現される。別法として、サードレールまたはカテナリが存在する領域では、動力はサードレールまたはカテナリから得ることができる。このような例では、機関車１０のバッテリパック１８は、駐車状態および移動状態の両方においてサードレールまたはカテナリから充電され得る。これはトラックまたは側線上の任意の場所で行われ得る。別法として、サードレールまたはカテナリが存在しない場合、バッテリパック１８は、機関車１０の充電シュー２８またはパンタグラフ（図示せず）を介してあるいは別の既知の手法を使用して、停車場、操車場またはメンテナンスの現場で、陸上電力連絡部から充電され得る。

[0041]ディーゼルによる推進方式または流体静力学による推進方式が排除されたことから、動力を得るために細心の注意を払って使用されるようなエンジンおよびエンジン制御装置の必要性が排除される。推進車内または機関車の運転室１２内の余分な空間が車両編成の別の車のための制御装置を収容するのに使用され得、それにより、機関車１０が別の作業のための制御車として別の動作を兼ねることが可能となる。示される実施形態では、余分な空間は、研磨機の制御、形状およびコルゲーションシステムを収容するのに使用され、それにより研磨モードにおいて機関車１０が制御車として別の機能を兼ねることが可能となる。エンジンおよびエンジン制御装置を排除することにより、さらなる機関車乗務員が不要となり、労働人員数が削減される。

[0042]述べたように、機関車はトラック移動モードの運転および作業モードの運転の両方を可能にするように構成される。制御盤および全体の運転室（ｇｅｎｅｒａｌｃａｂ）１２のレイアウトは、制御システムおよび端末を備える現行の研磨機構成に類似する。使用される推進力制御装置、バッテリ状態情報スクリーン、ブレーキシステムゲージ、および、制御装置は、当業界で知られている。トラック移動モードの運転および作業モードの運転の両方に対応するために、運転室３０の位置がそれぞれの端部１４、１６の方に移動され、それにより乗車位置および設置位置をより良好に確認することが可能となる（図１および２）。

[0043]示される実施形態では、機関車のための主要空気システムとして、既知のインバータ駆動式の３つのシリンダからなる二段空気圧縮機３６およびツインドライヤが使用される。図５に示されるように、空気圧縮機およびツインドライヤは動力インバータ２６を介してＤＣバス２０によって動力を供給される。

[0044]補助動力源４６が機関車１０に設けられてよい。動力源４６はタービン発電機またはミニターボ発電機であってよく、あるいは、必要となる動力発生特性および低排出特性を有する任意の別の装置であってもよい。動力源４６は高効率であり（必要となる燃料タンクが小さい）、排気の排出および熱の排出が少なく、また、空気軸受を有するように、構成されることから、循環油を流出させたり液だれさせたりすることなく装置を環境的にクリーンにすることが可能となる。サードレール、カテナリ、または、陸上電力連絡部へのアクセスが存在しない場合またはそれらが実現不可能である場合、あるいは、レール研磨作業で必要とされるときにバッテリパック１８を完全に充電された状態まで充電するのに十分な時間がない場合、補助動力源４６が起動され得る。動力源４６は、ｉ）機関車１０が静止しているときまたは機関車１０が作業場所へ移動しているときにバッテリパック１８を充電するように、ｉｉ）バッテリパック１８の充電量が少ない場合でも車両編成２が作業場所へ移動するのを可能にするように、ｉｉｉ）運転サイクルが完全に終了した後でバッテリの充電残量が少ないときに、車両編成を車庫領域または一時的な駐車領域に戻すことを可能にするように、ｉｖ）バッテリパックの機能が完全に停止している場合または誤って放電が起こった場合に、低速度での緊急の移動を可能にするように、および、ｖ）作業場所まで長距離の陸上移動（ｓｕｒｆａｃｅｔｒａｖｅｌ）ができるように車両編成２の範囲を拡大するように、構成される。

[0045]図５の流れ図に示されるように、サードレール、カテナリまたは陸上電力である商用の動力源５０は充電システム５２を介してバッテリパック１８に電気的に接続され得る。別法として、商用の供給源が使用不可能である場合、補助動力源４６が充電システムに電気的に接続される。適切な動力源を充電システムに電気的に係合させるためにスイッチ５４が起動される。バッテリ管理システム６０がバッテリパック１８の充電量を適切に管理する。矢印５６で示されるように、バッテリパック１８がバス２０に動力を給送するかまたはバス２０から動力を引き出すかのいずれかを行うことができる。加えて、補助動力源４６が整流器５８を介してバス２０に直接に動力を給送することができる。この動力は、機関車１０を駆動させるためにバス２０からトラクションモーター２２へと供給される。別法として、矢印６２で示されるように、機関車１０にブレーキがかけられるときに、トラクションモーター２２のブレーキがバス２０に動力を供給することができる。電動機がＡ／Ｃ電動機である場合、バス２０とトラクションモーター２２の間にインバータ（図示せず）が設けられてよい。バス２０は、インバータを介して機関車１０の空気圧縮機および別の制御装置に動力を供給する。矢印６４で示されるように、過剰の動力がバス２０により研磨車へと供給され得る。

[0046]この例示の実施形態はレール研磨機を対象とすることから、先に、レール研磨作業およびレール研磨設備などの従来のレール作業およびレール設備を理解しておくことが重要である。レール研磨作業の目的は、欠陥を取り除くためにレールヘッドの表面を研磨すること、および、転がり摩擦および振動を軽減するためにレールヘッドの形状を改良することである。摩擦および振動を軽減することにより、運転コストが削減され、乗客の快適性が向上し、動作速度が向上する。例示のために特定のレール研磨機を説明するが、本発明の範囲は示される特定の研磨機に限定されない。種々のタイプの設備および車両編成に対して、後で説明されるバッテリも使用され得る。

[0047]通常の研磨作業では、研磨車はレールに沿って移動し、これらのレールは、研磨車の下側から懸吊される複数の研磨ユニットによって表面を再仕上げされる。通常のレール研磨車は、垂直型の研磨機と水平型の研磨機との２つのタイプの研磨ユニットを担持することができる。各々のタイプの研磨装置または研磨ユニットは、レールヘッドを所望の表面形状および／または所望の平滑度まで研磨するように設定された角度でレールヘッドに対して位置決めされるモータ駆動の研削砥石を有する。

[0048]従来より、研削砥石はレールヘッドのフランジさらには通常はゲージ側を研磨するために複数の角度で設定され、特定の角度のみではなく、レールヘッドの表面上の種々のファセットを研磨し、それにより、研磨される種々の角度の間の移行部分が滑らかになる。最終的に、研磨工程が完了したときにはレールヘッドのレールフランジ上に鋭利な縁部は一切存在しなくなる。研削砥石、および、レールヘッドの研磨工程は当業界でよく知られていることから、研削砥石および研磨工程をさらには説明しない。

[0049]レール研磨用の車両編成は、通常、２つ以上の無蓋貨車（台車）上の流体静力学トランスミッションを駆動させるディーゼルパワー車を備える２つから４つの車で構成される。このディーゼルパワー車のエンジンはまた、研磨装置の電気式研磨用モータヘッドに動力を供給する５７５ＶのＡＣ発電機を駆動させる。しかし、このディーゼルパワー車は、環境面、安全面および動作面において種々のリスクおよび問題を有する。

[0050]図１を参照すると、各研磨車１００が、研磨車１００に配置されている１つまたは複数のバッテリ、バッテリパックまたはエネルギー貯蔵ユニット１１８によって動力を供給されている。バッテリパック１１８はＤＣバス１２０にＤＣ電力を提供する。ＤＣバス１２０からの動力はバッテリパック１８からまたはバッテリパック１８まで流れることができ、あるいは、研磨車１００の下側から懸吊される複数の研磨ユニット１２３に動力を供給する複数の研磨用または作業用電動機１２２まで流れることができる。通常のレール研磨車１００は垂直型の研磨機と水平型の研磨機との２つのタイプの研磨ユニットを担持することができる。各々のタイプの研磨ユニットは、レールヘッドを所望の表面形状および／または所望の平滑度まで研磨するように設定された角度でレールヘッドに対して位置決めされるモータ駆動の研削砥石を有する。別法として、ＤＣバス１２０は、バッテリパック１８と、ＤＣバス１２０に電気的に接続される機関車１０のＤＣ動力バス２０と、の両方から同時にトラクションモーター１２２に動力を提供することができる。ＤＣバス１２０はまた、研磨車の補助空気システム１３６および別の標準的な制御装置および設備１３４を作動させるのに使用され得るような補助動力インバータ１２６に電力を伝達することができる。研磨用電動機１２２がＡＣ電動機である場合、研磨用電動機１２２はＤＣバス１２０に接続される主インバータ（図示せず）によりＡＣ動力を受ける。別法として、研磨用電動機１２２がＤＣ電動機である場合、研磨用電動機１２２はＤＣバス１２０に接続されるチョッパ回路（図示せず）によりＤＣ動力を受ける。研磨車１００は、現行のレール研磨機で現在使用されている台車に類似するアイドラボギー（ｉｄｌｅｒｂｏｇｉｅ）を有することができる。

[0051]代表的な研磨車１００の一実施例では、４時間の研磨時間で評価される、８つの砥石を有する標準的な車のためのバッテリパック１１８の容量は６００Ａｈで評価される。この実施例では、図４に示されるように、１８８個のセルの２つのバッテリパック１１８がそれぞれ各研磨車１００上に設けられる。各セルは２ＶタイプのＶＣＨ６Ａである。バッテリ電圧は、ほとんどの地下鉄のサードレールの電圧基準に適合するように約７００Ｖから７５０Ｖであるべきである。必要とされるバッテリの重量は約１３．８ＭＴである。必要となるエンクロージャ、支持体および充電器は約８ＭＴである。

[0052]研磨車のバッテリパック１１８は研磨車１００上の研磨用電動機に動力を供給するのに使用される。約３，６００Ａｈで評価されるバッテリパックは、駐車状態および移動状態の両方においてサードレールまたはカテナリ（ＤＣ７５０Ｖ）から充電され得る。これはトラックまたは側線上の任意の場所で行われ得る。別法として、サードレールまたはカテナリが存在しない場合、バッテリパック１１８は、研磨車１００の充電シュー１２８（図３）またはパンタグラフ（図示せず）を介してあるいは別の既知の手法を使用して、停車場、操車場またはメンテナンスの現場で、陸上電力連絡部（Ａ／Ｃ４４０Ｖ）から充電され得る。

[0053]従来技術の研磨システムの研磨用モータヘッドの油圧による送り動作、研磨台の持ち上げ、および角度の位置決めは、サーボ制御の電動リニアアクチュエータに置き換えられる。したがって、研磨用のワークヘッドの位置決めおよび送り動作に油圧システムは実質的に使用されない。研磨用電動機１２２は、３６００ｒｐｍにおいて約３０ｂｈｐで評価される、Ａ／ＣバージョンまたはＤＣバージョンのいずれかの標準的な電動機またはサーボモータを有してよい。研磨用電動機１２２の冷却オプションには、圧縮冷気による冷却または標準的な液体冷却が含まれる。圧縮冷気（Ｖｏｒｔｅｘ冷却）では、高価な液体システムが排除される。

[0054]機関車１０および研磨車１００は、接続されない独立した動力システムを有することができる。別法として、機関車１０および研磨車１００は相互接続バス２０および１２０を介して接続される動力システムを有してもよい。

[0055]図３に示されるように、粉塵捕捉システム１５０が研磨車１００に配置される。これらのシステムは、ＥＳＰまたはＣｙｃｌｏｎｅタイプの粉塵捕捉システムあるいは送風機タイプの集塵装置であってよい。バッテリ駆動の車両編成２と共に使用される集塵装置は、バッテリ駆動の車両編成２のための集塵装置が通常ＤＣ電動機によって駆動されることを除いて、既知の設備と共に現在使用されている集塵装置に類似する。

[0056]適切な水噴霧による洗浄を実現するために、研磨車１００の各々に水タンク１６０が設けられる。示される実施形態では、２つの水タンク１６０が各研磨車１１０に配置され、各水タンクは約４５００リットルの容量を有する。

[0057]図６の流れ図に示されるように、サードレール、カテナリまたは陸上電力である商用の動力源１５０が充電システム１５２を介してバッテリパック１１８に電気的に接続され得る。バッテリ管理システム１６０がバッテリパック１１８の充電量を適切に管理する。矢印１５６で示されるように、バッテリパック１１８がバス１２０に動力を供給するかまたはバス１２０から動力を引き出すかのいずれかを行うことができる。加えて、矢印１６４に示されるように、バス２０がバス１２０に動力を供給することができる。この動力は、研磨車１００の研磨機を駆動させるためにバス１２０から研磨用電動機１２２に供給される。バス１２０はまた、インバータ１２６を介して、研磨車１００の空気圧縮機１３６および別の制御装置１３４に動力を供給する。トラクションモーター２２を作動させる必要がある場合、矢印１６４で示されるように、バス１２０により機関車１０のバス２０へと動力が供給され得る。

[0058]種々の安全的理由のために、バッテリ駆動の車両編成を使用することが有利である。バッテリ駆動の車両編成は、ディーゼル駆動車両編成に伴う一酸化炭素の排出物の増大を排除し、それにより、運転室の加圧が機能しなくなったりガス検知装置が故障したりした場合に研磨作業員が致命的に汚染される可能性が排除される。さらに、ディーゼル燃料が使用されないことから、運転中または通電されたトラック上でのトラックの移動中にディーゼル燃料が流出または漏洩することにより出火する危険性が排除される。

[0059]ディーゼル燃料の排気から熱が放出されることによりトンネルが過熱されると、車両編成全体の一部の構成要素またはすべての構成要素が故障する可能性がある。従来の車両編成は外部温度を摂氏４７度程度まで上昇させる可能性があり、それにより、熱による苦痛、脱水症状、熱中症または心臓停止が起こる可能性がある。バッテリ駆動の車両編成を使用することにより、この危険性が最小となる。さらに、システムのいかなる場所でも再充電動力が十分に使用され得ることから、地下で燃料を補給すること（特別な燃料庫のみで行われる）に伴う問題およびリスクも回避される。

[0060]種々の環境的理由のために、バッテリ駆動の車両編成を使用することが有利である。ディーゼル燃料が流出することにより、トンネル内の環境またはレール路線沿い環境が被害を受ける可能性がある。バッテリ駆動の車両編成では、ディーゼル燃料が存在しないことから、この危険性が排除される。さらに、ディーゼル燃料に伴うフュームは、特にトンネルなどの閉じ込められた領域の環境に被害を与える可能性がある。油圧油が流出することも、トンネル内またはレール路線沿いの環境が被害を受ける可能性がある。また、このように油圧油が流出することにより、別の鉄道車両および旅客列車のブレーキが影響を受ける可能性があり、それによりレールの安全性が大きく低下する可能性がある。バッテリ駆動の車両編成で使用されるシステムは電流（すなわち、電動シリンダ、電動アクチュエータ）によって動力を供給されることから、油圧シリンダなどを使用することが排除され、それにより、油圧油の必要性が排除され、また、それに付随する環境面および安全面の問題が排除される。

[0061]種々の動作的理由のために、バッテリ駆動の車両編成を使用することが有利である。特別な貯蔵庫または停車場の外でディーゼル駆動レール研磨用の車両編成または車両に燃料を補給することは危険で困難な作業である。貯蔵庫は停車場内のみに配置されることから、ディーゼル駆動車両編成は燃料を補給する場合には停車場に戻らなければならない。これによりディーゼル車両編成の範囲および持続時間が制限され、それによりコストおよび不便性が増す。バッテリ駆動の車両編成はサードレールから直接に充電を行うことができることから、燃料の補給のために停車場に戻ることの必要性が排除される。さらに、バッテリ駆動機関車およびバッテリ駆動研磨車は独立したシステムを有することから、ディーゼル駆動車両編成で必要とされるような車の間を延在する５７５Ｖの高圧線を有する必要がなくなる。これにより、メンテナンスのためにおよび輸送のために車を結合させたり切り離したりすることが大幅に容易になる。また、ディーゼル駆動車両と比較して、電気回路、油圧システムおよび発電機の数が大幅に減少することから、バッテリ駆動の車両編成または車両では必要となるメンテナンスが大幅に軽減される。通常のディーゼル駆動研磨車両は、３つの異なる電気回路（５７５Ｖ、２４Ｖ、２５０Ｖ）、２つの分離した油圧システム（トランスミッションおよび送り動作）、ならびに、２つの分離した発電機（ＡＰＵおよび主発電機）を有し、これらはメンテナンスを必要とする。対照的に、バッテリ駆動研磨車両は、研磨組立体を作動させる電気回路を有する。

[0062]好適な実施形態を参照して本発明を説明してきたが、本発明の範囲から逸脱することなく、種々の変更がなされ得、また、本発明の要素に対して均等物が代替され得ることを当業者であれば理解するであろう。一例として、本発明の教示は、レール研磨車両のみではなく、別のタイプのレール設備にも使用され得る。さらに、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況または材料を本発明の教示に適合させるために多くの修正がなされ得る。したがって、本発明が、本発明を実行することを企図される最良の形態として開示される特定の実施形態のみに限定されないこと、および、本発明が添付の特許請求の範囲の範囲内にあるすべての実施形態を含むこと、が意図される。

Claims

レール車両編成であって：
少なくとも１つのトラクションモーターを有する少なくとも１つの推進車と；
少なくとも１つの作業装置を有する少なくとも１つの作業車と；
前記車両編成に設けられる少なくとも１つのエネルギー貯蔵ユニットであって、前記少なくとも１つのエネルギー貯蔵ユニットが前記少なくとも１つのトラクションモーターおよび前記少なくとも１つの作業装置に動力を提供し、前記少なくとも１つのエネルギー貯蔵ユニットが、作業モード、移動速度および曲線特性のために十分な動力を提供する、少なくとも１つのエネルギー貯蔵ユニットと；
を有し、
前記少なくとも１つのエネルギー貯蔵ユニットを使用することが、安全面、環境面および動作面において有益である、
レール車両編成。
前記少なくとも１つのエネルギー貯蔵ユニットが前記少なくとも１つの推進車上にある少なくとも１つの第１のバッテリパックおよび前記少なくとも１つの作業車上にある少なくとも１つの第２のバッテリパックを有し、前記少なくとも１つの第１のバッテリパックが前記少なくとも１つのトラクションモーターに動力を供給し、前記少なくとも１つの第２のバッテリパックが前記少なくとも１つの作業装置に動力を供給する、請求項１に記載のレール車両編成。
前記少なくとも１つのバッテリパックが推進車バスに電力を提供し、前記推進車バスが、前記少なくとも１つの推進車の車軸を駆動させる前記少なくとも１つのトラクションモーターと、前記少なくとも１つの推進車の別の制御装置および設備を作動させる推進車用補助動力インバータとに動力を提供するように構成される、請求項２に記載のレール車両編成。
前記推進車バスが作業車バスに電気的に係合されるように設置され、前記推進車バスが、前記少なくとも１つの第１のバッテリパックが過度に動力を発生させたときに、前記作業車に動力を供給する、請求項３に記載のレール車両編成。
前記少なくとも１つのトラクションモーターが、前記推進車バスに動力を戻すために発電機として機能し、それにより動力が前記少なくとも１つのバッテリパックへと戻るように流れ、前記少なくとも１つの第１のバッテリパックが充電される、請求項３に記載のレール車両編成。
サードレール、カテナリまたは陸上電力から構成されるグループから前記少なくとも１つのエネルギー貯蔵ユニットが充電されるのを可能にするために、充電シューが設けられる、請求項１に記載のレール車両編成。
前記少なくとも１つの推進車の運転室が前記少なくとも１つの推進車の端部に配置され、前記少なくとも１つの推進車および前記少なくとも１つの作業車を制御するための中に設けられる制御装置を有する、請求項１に記載のレール車両編成。
前記少なくとも１つの第２のバッテリパックが、第２の補助動力インバータを介して作業車補助装置に動力を提供する、請求項２に記載のレール車両編成。
前記少なくとも１つの作業車の前記少なくとも１つの作業装置がその上に配置される研磨機であり、前記研磨機がレール上で研磨作業を行うために前記エネルギー貯蔵ユニットによって動力を供給される、請求項１に記載のレール車両編成。
回生ブレーキが、前記推進車バスに動力を戻すために前記少なくとも１つのトラクションモーターを外部から励磁し、それにより動力が前記少なくとも１つの第１のバッテリパックへと戻るように流れ、前記少なくとも１つの第１のバッテリパックが充電される、請求項４に記載のレール車両編成。
補助動力源が前記少なくとも１つの推進車に設けられ、前記補助動力源が少ない排気を排出するように構成され、それにより、少なくとも１つのエネルギー源ユニットを再充電するための外部動力連絡部が存在しない場合またはそのような外部動力連絡部が実現不可能である場合、あるいは、前記車両編成を運転するために必要とされるときに前記少なくとも１つのエネルギー源ユニットを完全に充電された状態まで充電するのに十分な時間がない場合、前記補助動力源が、前記少なくとも１つのエネルギー源ユニットを充電するためにまたは前記車両編成を緊急に移動させるのを可能にするために起動される、請求項１に記載のレール車両編成。
レール車両編成であって：
トラクションモーターを有する推進車と；
作業装置を有する作業車と；
前記車両編成に設けられるエネルギー貯蔵ユニットであって、前記エネルギー貯蔵ユニットが前記トラクションモーターおよび前記作業装置に動力を提供し、前記エネルギー貯蔵ユニットが、前記車両編成の作業モード、移動速度および曲線特性のために十分な動力を提供する、エネルギー貯蔵ユニットと；
前記推進車に設けられる補助動力源であって、前記エネルギー源ユニットを再充電するための外部動力連絡部が存在しない場合またはそのような外部連絡部が実現不可能である場合、あるいは、前記車両編成を運転するために必要とされるときに前記エネルギー源ユニットを完全に充電された状態まで充電するのに十分な時間がない場合に、前記補助動力源が動力を提供するように起動される、補助動力源と
を有し、
それにより、前記エネルギー貯蔵ユニットおよび補助動力源を含む前記車両編成が排出する排気が少なくなる、
レール車両編成。
前記エネルギー貯蔵ユニットが前記推進車上にある第１のバッテリパックおよび前記作業車上にある第２のバッテリパックを有し、前記第１のバッテリパックが前記トラクションモーターに動力を供給し、前記第２のバッテリパックが前記作業装置に動力を供給する、請求項１２に記載のレール車両編成。
前記少なくとも１つのバッテリパックが推進車バスに電力を提供し、前記推進車バスが、前記推進車の車軸を駆動させる前記トラクションモーターと、前記推進車の別の制御装置および設備を作動させる推進車用補助動力インバータとに動力を供給するように構成される、請求項１３に記載のレール車両編成。
前記推進車バスが作業車バスに電気的に係合されるように設置され、前記推進車バスが、前記少なくとも１つのバッテリパックが過度に動力を発生させたときに、前記作業車に動力を供給する、請求項１４に記載のレール車両編成。
サードレール、カテナリおよび陸上電力から構成されるグループから前記エネルギー貯蔵ユニットが充電されるのを可能にするために、充電シューが設けられる、請求項１２に記載のレール車両編成。
前記第２のバッテリパックが作業車バスに電力を提供し、前記作業車バスが、前記作業装置と、前記作業車の別の制御装置および設備を作動させる作業車用補助動力インバータとに動力を提供するように構成される、請求項１３に記載のレール車両編成。
前記作業装置が前記作業車に配置される研磨機であり、前記研磨機が、レール上で研磨作業を行うために前記エネルギー貯蔵ユニットによって動力を供給される、請求項１２に記載のレール車両編成。
レール車両編成であって：
トラクションモーターを有する推進車と；
レール研磨機に動力を供給する研磨装置を有する研磨車と；
前記車両編成に設けられるエネルギー貯蔵ユニットであって、前記エネルギー貯蔵ユニットが前記トラクションモーターおよび前記研磨装置に動力を提供し、前記エネルギー貯蔵ユニットが、前記車両編成の作業モード、移動速度および曲線特性のために十分な動力を提供する、エネルギー貯蔵ユニットと；
前記推進車に設けられる補助動力源であって、前記エネルギー源ユニットを再充電するための外部動力連絡部が存在しない場合またはそのような外部連絡部が実現不可能である場合、あるいは、前記車両編成を運転するために必要とされるときに前記エネルギー源ユニットを完全に充電された状態まで充電するのに十分な時間がない場合に、前記補助動力源が動力を提供するように起動される、補助動力源と
を有し、
それにより、前記エネルギー貯蔵ユニットおよび補助動力源を含む前記車両編成が排出する排気が少なくなる、
レール車両編成。
前記エネルギー貯蔵ユニットが前記推進車上にある少なくとも１つの第１のバッテリパックおよび前記研磨車上にある少なくとも１つの第２のバッテリパックを有し、前記少なくとも１つの第１のバッテリパックが推進車バスに電力を提供し、前記推進車バスが、前記推進車の車軸を駆動させる前記トラクションモーターと、前記推進車の別の制御装置および設備を作動させる推進車用補助動力インバータとに動力を提供するように構成され、前記少なくとも第２のバッテリパックが研磨車バスに電力に提供し、前記研磨車バスが、前記研磨装置と、前記研磨車の別の制御装置および設備を作動させる研磨車用補助動力インバータとに動力を提供するように構成される、請求項１９に記載のレール車両編成。