JP5563851B2 - ハイブリッド機関車 - Google Patents

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Description

本発明は、各装置をユニット化したハイブリッド機関車に関する。
一般的に電気機関車であってもディーゼル機関車であっても、機関車の車体構成方法は大きく2つの方式に分類される。1つは箱型車体方式と呼ばれる方法で、もう一つはボンネット型車体方式と呼ばれる方法である。箱型車体方式とは、車体台枠と車体台枠の上部に車体台枠と溶接された車体鋼体とで、一つの車体をなすモノコック式の車体方式である。またボンネット型車体方式とは、図10に示すような一体型カバー状に扉21を有する一体型のボンネット20や(例えば、特許文献1参照)、ボンネット20が複数に分割された分割型のボンネット(図示せず)を機関車に使用する方式である。一体型及び分割型のボンネット型車体方式は、ボンネット20を車体台枠3に設置された装置を覆うように上部から被せ、ネジ止めをし、ボンネット20の外周側に、点検などに利用するための通路をもつ車体方式である。このボンネット型車体方式の場合、運転室の位置により、センタキャブ方式、セミセンタキャブ方式と呼ばれることがある。
一般的に、本線用機関車の場合は、運転室からの前方視野の面から、箱型車体方式を採用した車両の前後両端に運転室を配置する。一方、入換作業などで頻繁に運転方向が変わる入換用を主とした入換機関車の場合は、ボンネット型車体方式を採用した車両の長手方向のほぼ中央に運転室が配置される。
特開2008−95515号公報
しかしながら、上記のようなボンネット型車体方式を採用した機関車の場合、各装置への配線や配管作業は車体台枠に各装置を搭載した後でなければ行えないため、車体台枠上で個々の装置の配置、接続等、多くの作業を行う必要があった。このように車体台枠上での作業工程が多い中、作業の安全性、正確な接続手順や装置の信頼性確保のためには、車体台枠上の装置の組立て順序を容易に変えることができないとう製造工程上の制約が生じていた。また、配管・配線作業を車体台枠上で行う作業工程から、各装置が正常に機能するかどうかの動作試験を車体台枠に設置する前に行うことができず、不具合が発見された場合、車体台枠上から装置を取り外す作業が必要となり、製造工程が長期化しやすいという問題が生じていた。また、一体型ボンネットと比較すると製造しやすく、組立てが行いやすい分割型ボンネットを使用する際には、ボンネット間の間隙から雪等の塵埃が入りこみ、装置が汚損し故障の原因となるおそれがあった。
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、車体台枠上の作業を簡易化し、装置を塵埃から保護することのできる機関車を提供することを目的とする。
上記を解決するために、本発明によるハイブリッド機関車は、運転装置を直方体状の筐
体内に収納した運転室と、主変換装置を直方体状の筐体内に収納した電力変換部と、発電
装置と前記発電装置を冷却する冷却装置を直方体状の筐体内に収納した発電部と、蓄電装
置を直方体状の筐体内に収納した蓄電部と、運転室、電力変換部、発電部、蓄電部を搭載
する車体台枠と、車体台枠は、運転室、電力変換部、発電部、蓄電部と接続され、固定さ
れる車体台枠側固定部と、運転室、電力変換部、発電部、蓄電部は、車体台枠と接続され
固定される車体側固定部とを具備し、前記電力変換部に設けられる電力変換部電動機コネ
クタ、電力変換部発電部コネクタ、電力変換部蓄電部コネクタと、前記蓄電部に設けられ
る蓄電部電力変換部コネクタと、前記発電部に設けられる発電部電力変換部コネクタ、燃
料タンクコネクタとを有する。
本発明によれば、車体台枠上の作業を簡易化し、装置を塵埃から保護することができる機関車を提供することができる。
本発明の第1の実施形態に基づく機関車の断面図。 本発明の第1の実施形態に基づく駆動システムの第1の回路図。 本発明の第1の実施形態に基づく駆動システムの第2の回路図。 本発明の図1の上面図。 本発明の第1の実施形態に基づく車体台枠の取り付け部の断面図。 本発明の第2の実施形態に基づく機関車の断面図。 本発明の第3の実施形態に基づく機関車の断面図。 本発明の第4の実施形態に基づく機関車の断面図。 本発明の第1の実施形態の発電部の構造図。 従来発明の機関車の全体図。
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
(第1の実施形態)
本発明に基づく第1の実施形態について図を参照し、詳細に説明する。図1は、本発明の第1の実施形態に基づく機関車の断面図である。図2は、本発明の第1の実施形態に基づく駆動システムの第1の回路図である。図3は、本発明の第1の実施形態に基づく駆動システムの第2の回路図である。図4は、本発明の図1の上図である。図5は、本発明の第1の実施形態に基づく車体台枠の取り付け部の断面図である。
(構成)
図1、図4に示すように、第1の実施形態は、レール1、車輪2、車体台枠3、点検通路3a、燃料タンク11、電力変換部枠4d、蓄電部枠5d、運転室枠6d、発電部枠7d、電力変換部4(点検面4c側に電力変換部電動機コネクタ14、電力変換部発電部コネクタ15、電力変換部蓄電部コネクタ16を有する)、蓄電部5(点検面5c側に蓄電部電力変換部コネクタ17を有する)、運転室6、発電部7(点検面7c側に発電部電力変換部コネクタ18、燃料タンクコネクタ19を有する)で構成されている。電力変換部4は、インバータ、コンバータ、制御装置等が6つの面を有する箱型の筐体内に収納されユニット化されている。蓄電部5は、蓄電池や蓄電池制御装置等が6つの面を有する箱型の筐体内に収納されユニット化されている。運転室6は、車両の運転に必要な装置が6つの面を有する箱型の筐体内に収納されている。発電部7は、エンジン、主発電機、ラジエタ等が6つ面を有する箱型の筐体内に収納されユニット化されている。図1に示すように、レール1に接触する車輪2は、広い面を有する車体台枠3と接続されている。また、レール1側とは反対側の車体台枠3の面上には、4つの辺がそれぞれ接続された枠形状の電力変換部枠4d、蓄電部枠5d、運転室枠6d、発電部枠7dが溶接により取り付けられる。また例えば、電力変換部枠4d、蓄電部枠5d、運転室枠6d、発電部枠7dの形状として、長手方向にコの字型が連続するような形状のものを複数使用した構成することも可能である。電力変換部枠4d上に電力変換部4が設置され、電力変換部4に隣接して蓄電部枠5d上に蓄電部5が設置される。蓄電部5に隣接して運転室枠6d上に運転室6が設置される。運転室6に隣接して発電部枠7d上に発電部7が設置される。また、車体台枠3のレール側の面でかつ、発電部7側に燃料タンク11が設置される。図4に示すように、電力変換部4、蓄電部5及び発電部7の周辺部には、運転室6と連通するように点検通路3aが、車台台枠3の外周部を利用して設けられている。
(作用)
本実施形態のハイブリッド機関車は、蓄電部6を大型化している。以下に、蓄電部6の蓄電容量を向上させた駆動システムについての作用を説明する。
図2に示すように、燃料タンク11の燃料を源動力として発電部7のエンジン7eが回転する。エンジン7eが回転すると、エンジン7eの軸と直結している発電機7fのロータが回転し、発電作用が働く。発電機7fの発電作用によって機械エネルギーが電気エネルギーに変換され電力が発生する。発電機7fで発生した交流電力は3相線を介して、電力変換部4のコンバータ4eに供給される。コンバータ4eに供給された交流電力は、蓄電部5の蓄電池5eに充電される。充電された直流電力は、車両が走行する際に、インバータ4fに供給される。インバータ4fに供給された直流電力は、車輪2の近傍に設置されている電動機10を駆動することが可能な交流電力に変換され、その電力によって電動機10が駆動し車両が走行する。また、車両に搭載されているブレーキを使用し、電動機10からの回生作用が可能な場合には、インバータ4fは回生電流を充電に適した直流電流に変換し、直流電力は蓄電部5に充電される。直流電流は、再度、車両が走行を開始した際にインバータ4fに流れ、電動機10を駆動させるために使用される。
また図3は、蓄電部5を架線電力により充電する場合を示した図である。架線12からパタングラフ13を介して蓄電部5へ架線電力が供給される。通常、架線電流は蓄電部5内の遮断器5gを通過し、DC/DCコンバータ5fにより蓄電池5eに充電可能な直流電流に変換され、蓄電池5eに充電される。車両の走行時は、蓄電部5で充電された直流電流をインバータ4fに送り、電動機10を駆動させる。発電部7は蓄電部5での蓄電容量が不足し、車両の走行に問題が生じるような場合に、発電部7のエンジン7e及び発電機7fを利用して発電を行い、発電した電流をコンバータ4eを介して蓄電部5に充電する。また、車両がブレーキを使用し、電動機10からの回生作用が可能な場合には、インバータ4fは回生電流を充電に適した直流電流に変換し、直流電流は蓄電部5に充電される。直流電力は、再度、車両が走行を開始した際に使用される。
例えば、地上側電源として電気スタンドのような地上設備を適用する場合は、図3では架線と接続されているパンタグラフ13、遮断器5g、DC/DCコンバータ5fを受電用のレセクタプルに置き換えることで、電気スタンドのプラグ等に対応可能となり、電気スタンドから本実施形態のハイブリッド機関車への電力供給が可能となる。
また、発電部7より発生した電力を、電力変換部4を介して電動機10の駆動力として使用することも可能である。このように蓄電部6を主な電源とし、発電部7は主に充電器として使用する。
(艤装)
このように構成されたハイブリッド機関車を構成する車体台枠3は、電力変換部4、蓄電部5、運転室6、発電部7の設置場所となる枠形状でかつ、電力変換部4、蓄電部5、運転室6、発電部7の外周部に取り付けられた固定部と同程度の大きさである電力変換部枠4d、蓄電部枠5d、運転室枠6d、発電部枠7dが溶接等で取り付けられる。車体台枠3は電力変換部枠4d、蓄電部枠5d、運転室枠6d、発電部枠7d等の製缶作業が完了した後、塗装され、艤装職場に移送される。艤装職場に持ち込まれた車体台枠3は、空気ブレーキの配管や、電力変換部4、蓄電部5、運転室6、発電部7を接続するための電線ダクトや電線管を所定の位置にネジ等で固定し、配置する。車体台枠3に配置した電線ダクトや電線管内の配線作業の終了後、各電線を接続する結線作業を行う。
また、上記の車体台枠3上に組立てられる電力変換部4、蓄電部5、運転室6、発電部7は各々が最適な製造現場で製造される。電力変換部4の筐体内には電力変換を行う際に必要な装置であるインバータ、コンバータ、制御装置間が接続され、動作可能な状態で収納されているため、製造現場で電力変換部4の動作試験が行われる。蓄電部5の筐体内には、蓄電を行う際に必要な蓄電池や蓄電池制御装置間が接続され、動作可能な状態で収納されているため、製造現場で蓄電部5の動作試験が行われる。運転室6の筐体内には車両の運転に必要な装置間が接続され、動作可能な状態で収納されているため、製造現場で運転室6の動作試験が行われる。発電部7の筐体内には、電力の発電を行う際に必要なエンジン、主発電機、ラジエタ間が接続され動作可能な状態で収納されているため、製造現場で発電部7の動作試験が行われる。このように、電力変換部4、蓄電部5、運転室6、発電部7はそれぞれの製造現場で動作試験を受け、正常な動作が確認された後に艤装職場に移送される。
従来の機関車の製造工程では、車体台枠3上の配線等の組立て作業が多く、各装置の組立て順序を容易に変えることができなかった。本実施形態では、車体台枠3が艤装職場に運び込まれてから、次に艤装職場に運び込まれる電力変換部4、蓄電部5、運転室6、発電部7のうちのいずれにおいても車体台枠3上に設置可能であり。電力変換部4、蓄電部5、運転室6、発電部7において、自由に組み立ての順列を組むことが可能である。
本実施形態の電力変換部4、蓄電部5、運転室6、発電部7はクレーン等により吊り上げられ、電力変換部枠4d、蓄電部枠5d、運転室枠6d、発電部枠7dの上方へ移送された後、それぞれの枠上に降ろされ、設置される。設置後、車体台枠3側の電力変換部枠4d、蓄電部枠5d、運転室枠6d、発電部枠7dと電力変換部4、蓄電部5、運転室6、発電部7の外周部に取り付けられている車体側の固定枠がボルト等によって接続される。また、本実施形態の電力変換部枠4d、蓄電部枠5d、運転室枠6d、発電部枠7dは、枠形状でなく2本のレールからなる形状も可能である。また電力変換部枠4d、蓄電部枠5d、運転室枠6d、発電部枠7dと、電力変換部4、蓄電部5、運転室6、発電部7の固定は、力変換部4、蓄電部5、運転室6、発電部7の内側から行うことも可能である。
上記のように電力変換部4、蓄電部5、運転室6、発電部7のいずれかを車体台枠3に設置した後、それぞれが有するコネクタ間を配線によって接続する。例えば、図1に示すように、電力変換部4の点検面4cに取り付けられている電力変換部電動機コネクタ14は、車輪2の近傍に位置する電動機と接続される。また電力変換部4の点検面4cに取り付けられている電力変換部発電部コネクタは、発電部7の点検面に取り付けられている発電部電力変換部コネクタ18と接続される。また、電力変換部4の点検面4cに取り付けられる電力変換部蓄電部コネクタ16は、蓄電部5の点検面5cに取り付けられる蓄電部電力変換部コネクタ17と接続される。また、発電部7の点検面7cに取り付けられる燃料タンクコネクタ19は、燃料タンク11と接続される。また本実施形態の電力変換部電動機コネクタ14、電力変換部発電部コネクタ15、電力変換部蓄電部コネクタ16を、蓄電部電力変換部コネクタ17、発電部電力変換部コネクタ18、燃料タンクコネクタ19は、コネクタに限られず、簡易接続が可能な接続部品も適用できる。
また、車体台枠3と各装置の固定部9を、図5に示すように、各装置、例えば電力変換部
4側で凸部9bを囲い込むようなC字形状の凹部9aを取り付け、T字形状の凸部9b
車体台枠3側で取り付けた構成とすると、凸部9bにそれぞれの筐体の凹部9aをはめ込
む組立て作業となる。そのため、電力変換部4、蓄電部5、運転室6、発電部7の並べ方
が車体台枠3上の電力変換部枠4d、蓄電部枠5d、運転室枠6d、発電部枠7dに制限
されることなく、艤装作業の簡易化を向上させることが可能である。また、凹部9aを車
体台枠3側に取り付け、凸部9bを車体8側に取り付ける構成においても、車体台枠3上
の電力変換部枠4d、蓄電部枠5d、運転室枠6d、発電部枠7dに制限されることなく
、電力変換部4、蓄電部5、運転室6、発電部7を車体台枠3上に設置することが可能で
ある。
(効果)
本実施形態のハイブリッド機関車は、蓄電部5を車両走行の主な電源として使用し、発電部7を主に充電器として使用している。そのため、発電部7内のエンジンを小型化させることが可能となり、ラジエタを含めた発電部7に必要な装置全体を車体台枠上に搭載できるような筐体内に収納することが可能となり、ユニット化が実現した。このようなハイブリッド機関車は、電力変換部4、蓄電部5、運転室6、発電部7を車体台枠上に設置する作業を簡易化し、電力変換部4、蓄電部5、運転室6、発電部7のそれぞれを塵埃から保護することが可能となる。
また、発電部7及び電力変換部7内の各装置は、定期的なメンテナンスを必要とするため、発電部7及び電力変換部7はできるだけ多くの点検面が必要である。本実施形態の配置では、電力変換部4及び発電部7において保守点検面を3面確保することが可能である(図4に示す、電力変換部4の点検面4a、4b、4cの3面及び、発電部7の点検面7a、7b、7cの3面)。
また、発電部7が3つの点検面7a、7b、7cを有するため、発電部7内のエンジン、ラジエタの吸気のための吸気口を有する吸気面を充分に確保することが可能である。そのため、充分な吸気面が確保できない場合、吸気面を通過する冷却風の風速が高くなり、発電部7内へ進入する塵埃量の増加から発電部7が汚損するといったことや、吸気速度が高くなることによる騒音を抑制することができる。
また、入換機関車のように走行方向の入れ替えが多い場合でも、本実施形態のユニット化され小型化された電力変換部4、蓄電部5、発電部7を車体台枠3に搭載した場合、運転室6の運転手が操作を行うのに充分な前後左右方向の視野を確保することが可能である。
また、重量が軽い運転室6を車体台枠3のほぼ中央に位置させることで、車両長手方向の重量バランスが向上するため、調整荷重を最小にすることができる。
また、電力変換部4と蓄電部5が隣接することで、電力変換部4と蓄電部5間を接続する太い主回路配線が、制御配線や空気配管が集中して設置される運転室6の下部を縦断することが防止されるため、艤装効率が向上する。
また、電力変換部4と蓄電部5の電気装置と発電部7の発電装置が運転室6を介してある一定の距離を有するため、発電部7または燃料タンクと発電部7の配管から燃料や潤滑油が漏れたとしても、電気装置側の電気配線への影響を抑制することができる。また、常に高温になる発電部7のエンジンの熱から電気装置が受ける影響を防止できる。
(第2の実施形態)
本発明に基づく第2の実施形態について図を参照し、詳細に説明する。図6は、本発明の第2の実施形態に基づくハイブリッド機関車の断面図である。尚、図1乃至5と同一の構成をとるものについては、同符号を付して説明を省略する。
本実施形態は、第1の実施形態とは、電力変換部4、蓄電部5、運転室6、発電部7の配置が異なっている。以下、その点について詳細に説明する。
(構成)
図6に示すように、車体台枠3の端部に発電部7が設置され、発電部7に隣接して電力変換部4が設置され、電力変換部4に隣接して運転室6が設置され、運転室6に隣接して蓄電部5が設置される。
(効果)
本実施形態のハイブリッド機関車は、蓄電部5を車両走行の主な電源として使用し、発電部7を主に充電器として使用している。そのため、発電部7内のエンジンを小型化させることが可能となり、ラジエタを含めた発電部7に必要な装置全体を車体台枠上に搭載できるような筐体内に収納することが可能となり、ユニット化が実現した。このようなハイブリッド機関車は、電力変換部4、蓄電部5、運転室6、発電部7を車体台枠上に設置する作業を簡易化し、電力変換部4、蓄電部5、運転室6、発電部7のそれぞれを塵埃から保護することが可能となる。
また、運転室6が車体台枠3のほぼ中央にあり、前後方向に視野を確保できるため入換機関車の使用用途に適している。
また、発電部7が車体台枠3の端部に配置されているため、第1の実施形態と同様に3面の点検面が確保でき、保守性に向上させることが可能である。さらに、例えば、車体台枠3の床下に燃料タンクを設置するとした場合、運転室6の下部を通過せずに、燃料タンクと発電部4を燃料配管によって接続することが可能である。そのため、燃料配管から漏洩によって引火事故などが引き起こされた場合でも、運転室3への影響を抑制することが可能である。
(第3の実施形態)
本発明に基づく第3の実施形態について図を参照し、詳細に説明する。図7は、本発明の第3の実施形態に基づくハイブリッド機関車の断面図である。尚、図1乃至5と同一の構成をとるものについては、同符号を付して説明を省略する。
本実施形態は、第1の実施形態とは、電力変換部4、蓄電部5、運転室6、発電部7の配置が異なっている。以下、その点について詳細に説明する。
(構成)
図7に示すように、車体台枠3の端部には発電部7が設置される。発電部7と隣接して電力変換部4が設置される。電力変換部4と隣接して蓄電部5が設置される。蓄電部5と隣接して運転室6が設置される。
(効果)
本実施形態のハイブリッド機関車は、蓄電部5を車両走行の主な電源として使用し、発電部7を主に充電器として使用している。そのため、発電部7内のエンジンを小型化させることが可能となり、ラジエタを含めた発電部7に必要な装置全体を車体台枠上に搭載できるような筐体内に収納することが可能となり、ユニット化が実現した。このようなハイブリッド機関車は、電力変換部4、蓄電部5、運転室6、発電部7を車体台枠上に設置する作業を簡易化し、電力変換部4、蓄電部5、運転室6、発電部7のそれぞれを塵埃から保護することが可能となる。
また、発電部が車体台枠3の端部に配置されているため、第1の実施形態と同様に3面
の点検面4a、4b、4cが確保でき、保守性を向上させることが可能である。また、騒
音や振動の発生する発電部7及び電力変換部4と運転室6間に比較的に騒音が発生しにく
い蓄電部5を配置するため、運転室6への騒音、振動の影響が抑制される。また、車体台
枠3の床下に燃料タンクを設置し、発電部7と該燃料タンクを燃料配管で接続した際に、
燃料配管が運転室や、電気機器である電力変換部4や蓄電部5の下を通過しないため、燃
料配管からの燃料漏洩等が発生した際に、電気配線に引火することが避けられ、安全性が
向上する。
また、電源である蓄電部5と、蓄電部5からの電力を変換する電力変換部4が隣接しているため、蓄電部5と電力変換部4の配線は最短になる。電力変換部4が車体台枠3のほぼ中央に配置されているため、電力変換部4で変換した電力を車輪2の近傍に配置される電動機への供給するための配線も最短になるため、配線作業が簡易化し、電力変換部4から電動機へ電力を送電する電線から発生する高調波を抑制するため、誘導障害の発生低減させることが可能となる。
また、図7の電力変換部4と蓄電部5が設置位置が入れ替わった場合、短絡事故の危険性がある蓄電部5と運転室6の間に電力変換部4を設置するため、安全性を向上させることが可能である。
また、蓄電部5が発電部7と電力変換部4の間に設置されるため、ユニット化した大型発
電部7を搭載し、ディーゼル機関車として使用する場合には、蓄電部を除去することで
簡単に大型発電部7の設置スペースの確保することが可能である。
(第4の実施形態)
本発明に基づく第4の実施形態について図を参照し、詳細に説明する。図8は、本発明の第4の実施形態に基づくハイブリッド機関車の断面図である。尚、図1乃至5と同一の構成をとるものについては、同符号を付して説明を省略する。
本実施形態は、第1の実施形態とは、電力変換部4、蓄電部5、運転室6、発電部7の配置が異なっている。以下、その点について詳細に説明する。
(構成)
図8に示すように、車体台枠3上の端部には、発電部7が設置される。発電部7と隣接して蓄電部5が設置される。蓄電部5と隣接して運転室6が設置される。運転室6と隣接して電力変換部4が設置される。
(効果)
本実施形態のハイブリッド機関車は、蓄電部5を車両走行の主な電源として使用し、発電部7を主に充電器として使用している。そのため、発電部7内のエンジンを小型化させることが可能となり、ラジエタを含めた発電部7に必要な装置全体を車体台枠上に搭載できるような筐体内に収納することが可能となり、ユニット化が実現した。このようなハイブリッド機関車は、電力変換部4、蓄電部5、運転室6、発電部7を車体台枠上に設置する作業を簡易化し、電力変換部4、蓄電部5、運転室6、発電部7のそれぞれを塵埃から保護することが可能となる。
また、運転室6が車体台枠3のほぼ中央にあり、前後方向に視野を確保できるため入換機関車の使用用途に適している。
また、発電部4及び電力変換部7が車体台枠3の端部に配置されているため、3つの点検面4a、4b、4cが確保でき、保守性に向上させることが可能である。
また、蓄電部5が発電部4に隣接して設置されているため、発電部4を大型化しディーゼル機関車として使用する際は、蓄電部5を除去したスペースに大型発電部4を搭載することが可能であるため、機関車用途の変更が容易に可能となる。
(変形例)
また本実施形態1乃至第4の実施形態を実現するための発電部7の構造を説明する。発電部7はその装置自体の特性のために、吸気口と排気口を必要とする。図9は、発電部の構造図である。図9は、発電部7は発電部筐体7iと、発電部筐体7iを構成する外部から点検可能な点検面7a、7b、7c、及び吸気口7j、排気口7kと、発電部筐体7iの内部に設置されるエンジン7e、発電機7f、ファン7h、ラジエタ7gを図示している。燃料タンクの燃料を源動力としてエンジン7eか駆動すると発電機7fが回転する。発電機7fの回転に伴い、ファン7hが回転する。ファン7hが回転する際に、点検面7b及び7cに設けられた吸気口7jより外気が冷却風として取り込まれ、ファン7hの回転でラジエタ7gが冷却風によって冷却される。ラジエタ7gを冷却した冷却風は、発電部筐体7iが車体台枠3と接続している接続面とは反対側の天井面に取り付けられた排気口7kから、外気へと排出される。このような発電部7は、吸気速度を抑制するために充分な吸気面が確保し、かつ排気口を天井面に設けているため、車体台枠3上のいずれの場所に配置されても、吸気口7j及び排気口7kを確保することが可能である。
1 レール
2 車輪
3 車体台枠
3a 点検通路
4 電力変換部
4a 点検面
4b 点検面
4c 点検面
4d 電力変換部枠
4e コンバータ
4f インバータ
5 蓄電部
5a 点検面
5b 点検面
5d 蓄電部枠
5e 蓄電池
5f コンバータ
5g 遮断器
6 運転室
6d 運転室枠
7 発電部
7a 点検面
7b 点検面
7c 点検面
7d 発電部枠
7e エンジン
7f 発電機
7g ラジエタ
7h ファン
7i 発電部筐体
7j 吸気口
7k 排気口
9 固定部
9a 凹部
9b 凸部
10 電動機
11 燃料タンク
12 架線
13 パンタグラフ
14 電力変換部電動機コネクタ
15 電力変換部発電部コネクタ
16 電力変換部蓄電部コネクタ
17 蓄電部電力変換部コネクタ
18 発電部電力変換部コネクタ
19 燃料タンクコネクタ
20 ボンネット
21 扉

Claims (8)

  1. 運転装置を直方体状の筐体内に収納した運転室と、
    主変換装置を直方体状の筐体内に収納した電力変換部と、
    発電装置と前記発電装置を冷却する冷却装置を直方体状の筐体内に収納した発電部と、
    蓄電装置を直方体状の筐体内に収納した蓄電部と、
    前記運転室、前記電力変換部、前記発電部、前記蓄電部を搭載する車体台枠と、
    前記車体台枠は、前記運転室、前記電力変換部、前記発電部、前記蓄電部と接続され、
    固定される車体台枠側固定部と、
    前記運転室、前記電力変換部、前記発電部、前記蓄電部は、前記車体台枠と接続され固
    定される車体側固定部とを具備し、
    前記電力変換部に設けられる電力変換部電動機コネクタ、電力変換部発電部コネクタ、
    電力変換部蓄電部コネクタと、
    前記蓄電部に設けられる蓄電部電力変換部コネクタと、
    前記発電部に設けられる発電部電力変換部コネクタ、燃料タンクコネクタと、
    を有するハイブリッド機関車。
  2. 前記発電部は、車側側に設けられている吸気口と、
    天井側に設けられている排気口と、
    を有している請求項1記載のハイブリッド機関車。
  3. 前記発電部は、前記吸気口付近に設置される発電機、エンジンと、
    前記排気口付近に設置されるラジエタと、
    前記発電機と前記ラジエタの間に設置されているファンを有している請求項2記載のハ
    イブリッド機関車。
  4. 前記車体台枠上の端部に前記電力変換部が設置され、
    前記電力変換部の隣に前記蓄電部が設置され、
    前記蓄電部の隣に前記運転室が設置され、
    前記運転室の隣に前記発電部が設置されている請求項1から3のいずれか1項に記載の
    ハイブリッド機関車。
  5. 前記車体台枠側固定部は、車体台枠上に前記運転室を固定する運転室固定枠と、
    前記車体台枠上に前記電力変換部を固定する電力変換部固定枠と、
    前記車体台枠上に前記蓄電部を固定する蓄電部固定枠と、
    前記車体台枠上に前記発電部を固定する発電部固定枠と、
    によって構成されることを特徴とする請求項1記載のハイブリッド機関車。
  6. 前記車体台枠側固定部は、車体台枠の長手方向に沿って取り付けられている凹部で構成
    され、
    前記車体側固定部は、運転室、電力変換部、蓄電部及び発電部の筐体に取り付けられて
    いる凸部で構成されることを特徴とする請求項1記載のハイブリッド機関車。
  7. 前記車体台枠側固定部は、車体台枠の長手方向に沿って取り付けられる凸部で構成され
    、前記車体側固定部は、運転室、電力変換部、蓄電部及び発電部の筐体に取り付けられる
    凹部で構成されることを特徴とする請求項1記載のハイブリッド機関車。
  8. 前記車体台枠上の一方の端部に前記電力変換部が設置され、
    前記車体台枠上の他方の端部に前記発電部が設置されている請求項1に記載のハイブリ
    ッド機関車。
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Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012018245A1 (de) * 2012-09-17 2014-03-20 Siemens Aktiengesellschaft Hilfsaggregategerüst für eine Elektrolokomotive
CN103010223A (zh) * 2012-12-24 2013-04-03 南车资阳机车有限公司 一种交流传动内燃机车
JP6528410B2 (ja) * 2015-01-13 2019-06-12 株式会社Ihi 鉄道車両
EP3078561B2 (en) * 2015-04-09 2022-11-09 ALSTOM Transport Technologies A railway traction vehicle with a modular fuel gas tank
AT517153B1 (de) * 2015-04-27 2019-07-15 Primetals Technologies Austria GmbH Schienenfahrzeug zum Transport eines metallurgischen Behälters
US10245940B2 (en) 2016-06-21 2019-04-02 Cngmotive, Inc. Dual fuel tank for locomotive and marine applications
AT519672B1 (de) * 2017-05-18 2018-09-15 Plasser & Theurer Export Von Bahnbaumaschinen Gmbh Schienenfahrzeug
US20180334177A1 (en) * 2017-05-19 2018-11-22 Optifuel Systems, LLC Hybrid power system for locomotive
JP6981093B2 (ja) * 2017-08-14 2021-12-15 富士電機株式会社 電力変換装置
US11142224B2 (en) 2017-12-12 2021-10-12 Cngmotive, Inc. Railroad car having multiple penetration resistant and protective structures
US20190316734A1 (en) * 2018-04-11 2019-10-17 United States Department of Transportation, FRA Low Pressure Fuel Management and Delivery System for a Liquefied Natural Gas Rail Locomotive Tender
CN109532887B (zh) * 2018-11-06 2020-07-21 中车大连机车研究所有限公司 一种轨道车辆用混合动力单元
CN109532886B (zh) * 2018-11-06 2020-07-21 中车大连机车研究所有限公司 混合动力调车机车动力系统
DE202019103388U1 (de) * 2019-06-17 2019-06-27 Wacker Neuson Produktion GmbH & Co. KG Stromversorgungseinheit mit einem Gehäuse und einem aufladbaren, elektrischen Speicher
TWI710306B (zh) * 2019-10-01 2020-11-11 台達電子工業股份有限公司 充電椿
CN113442955A (zh) * 2021-07-01 2021-09-28 中车青岛四方车辆研究所有限公司 一种有轨电车车顶逆变器箱
CN114475671A (zh) * 2022-02-24 2022-05-13 中车大连机车研究所有限公司 一种动车组混合动力集成系统
DE102022123984A1 (de) * 2022-09-19 2024-03-21 Vossloh Rolling Stock GmbH Mittelführerhauslokomotive

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH261031A (de) * 1947-07-28 1949-04-15 Walker Rudolf Einrichtung an durch Brennkraftmaschinen angetriebenen Eisenbahnfahrzeugen, vorzugsweise solchen mit elektrischer Kraftübertragung.
JPS5244506U (ja) * 1975-09-25 1977-03-29
JPS55120560U (ja) * 1979-02-21 1980-08-26
JPS5667661A (en) * 1979-11-05 1981-06-06 Hitachi Ltd Mounting structure for air filter for railway rolling stock
JPH02290770A (ja) * 1989-02-15 1990-11-30 Hitachi Ltd 電気機関車及びその艤装方法
JPH0415997A (ja) * 1990-05-09 1992-01-21 Fujitsu Ltd 装置架の据付構造
JP2752004B2 (ja) * 1991-02-05 1998-05-18 川重鉄道車両エンジニアリング 株式会社 乗物用胴体
JPH08275318A (ja) * 1995-02-02 1996-10-18 Toshiba Corp 制御盤及び連立制御盤
JPH09164947A (ja) * 1995-12-18 1997-06-24 Hitachi Ltd 鉄道車両構体
US6308639B1 (en) * 2000-04-26 2001-10-30 Railpower Technologies Corp. Hybrid battery/gas turbine locomotive
JP2002262407A (ja) * 2001-02-27 2002-09-13 Tomoe Electric Manufacturing Co Ltd 工事用電気車
US7185591B2 (en) * 2001-03-27 2007-03-06 General Electric Company Hybrid energy off highway vehicle propulsion circuit
JP2004096832A (ja) * 2002-08-29 2004-03-25 Toshiba Corp 液冷式電力変換装置
JP4275022B2 (ja) * 2003-12-24 2009-06-10 株式会社神戸製鋼所 車両のフロア構造用アルミニウム押出形材
JP4461124B2 (ja) 2006-10-06 2010-05-12 日本車輌製造株式会社 ディーゼル機関車
WO2008136094A1 (ja) * 2007-04-24 2008-11-13 Mitsubishi Electric Corporation 電気駆動システムおよびハイブリット駆動システム
US20090101041A1 (en) * 2007-06-20 2009-04-23 Railpower Technologies Corp. Transversal generator set and modular design for refurbishment of locomotives
JP2009067087A (ja) * 2007-09-10 2009-04-02 Toshiba Corp 電気式ディーゼル車両
US8117969B1 (en) * 2008-08-05 2012-02-21 Bnsf Railway Company Hydrogen fuel cell hybrid locomotives
US8136454B2 (en) * 2009-05-01 2012-03-20 Norfolk Southern Corporation Battery-powered all-electric locomotive and related locomotive and train configurations
CA2729512A1 (en) * 2010-01-28 2011-07-28 Frank W. Donnelly Industrial locomotive construction

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