KR100189678B1 - 레일-기동 원동력 유닛 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 승객 수송용 레일 기동 원동력 유닛(10)에 관한 것으로서, 특히, 승객을 수용하기 위한 적어도 하나의 승객실과, 적어도 한 단부에 있는 운전실과 휘일세트에 의해 형성된 러닝-기어 조립체와, 적어도 하나의 구동 유닛(28)을 가진 코치 동체(22)에 의해 형성된 적어도 하나의 코치섹션을 가진 승객 수송용 레일 기동 원동력 유닛(10)에 관한 것이다. 상기 레일-기동 원동력 유닛(10)은 코치동체(22)의 중앙부(12)가 단부에 비해 낮은 저-플로어 차량으로서 설계된다. 상기 레일-기동 원동력 유닛(10)의 하나 이상의 단부는 모터-코치 헤드(14,15)로서 설계되며, 하나 이상의 디젤-기계 드라이브(30) 또는 디젤-전기 드라이브 또는 순수전기식 드라이브 또는 디젤-전기 드라이브와 순수 전기식 드라이브의 조합에 의해 형성된 멀티-시스템 드라이브 또는 두가지 다른 전기 드라이브 변형의 조합에 의해 형성된 멀티-시스템 드라이브 또는 디젤-전기와 두가지 다른 전기 드라이브 변형과 하나 이상의 전기 견인 모터의 조합에 의해 형성된 멀티-시스템 드라이브가 구동 유닛(28)으로서 옵션적으로 제공되고 러닝-기어 어셈블리의 하나 이상의 축상에서 작용한다.

Description

레일-기동 원동력 유닛
본 발명은 승객 수송용 레일 기동 원동력 유닛에 관한 것으로서, 특히, 승객을 수용하기 위한 적어도 하나의 승객실과. 적어도 한 단부에 있는 운전실과, 휘일셋트에 의해 형성된 러닝-기어 조립체와, 구동 유닛인 적어도 하나의 견인 모터(traction motor)를 가진 코치 동체(coach body)에 의해 형성된 적어도 하나의 코치 섹션(coach section)을 가진 숭객 수송용 레일 기동 원동력 유닛(rai1-borne motive power unit)에 관한 것이다.
승객 수송용 레일 기동 원동력 유닛은 예로서 모터 코치 또는 전기 구동 모터 코치 또는 도시 고속 철도 교통으로서 오랫동안 일반적으로 알려져 왔으며, 많은 수의 승객을 수송하는 구간(section)상에서는, 지역적 승객 교통을 위해 일반적으로 사용되었다.
기본적으로, 디젤-전기 또는 순수 전기식 드라이브(drive)에 상관없이 드라이브에 기인하여 발생하는 응력(stress)으로 인해서, 기존의 모터 코치는 큰 힘을 수용하기 위해서 현재의 표준과 인도 조건에 따라 설계되고, 이것은 구조 설계와이와 관련된 중량에도 불리한 영향을 끼치게 된다.
이러한 종류의 대량-수송 차량의 사용시에 발생하는 또 다른 문제는 구동 유닛을 위한 에너지 공급이다. 메인 라인들(main lines)이 전기 구동 차량을 거의 대부분 수용할 수 있도록 철도 라인의 대전(帶電) 작용이 계속되는 한, 대전되지 않고 따라서 다른 구동 개념을 필요로 하는 여러가지 2 차 라인이 있다.
이것은 다른 문제 즉, 어떤 구간 예로서 비교적 긴 터넬 구간에서는 무배기(emission-free), 즉, 전기 구동 원동력 유닛만이 허용된다는 문제를 발생시킨다. 배기를 일으키는 원동력 유닛인, 디젤 모터 코치는 이 구간에 진입하도록 허용되지 않으며, 이 코치에 의해 수송된 사람들이 전기 구동 차량으로 환승하는 것이 필요하다.
또한, 지역적 목적지를 도심지 목적지로 연결하는 목적을 위해서, 한편으로는 도시 또는 지하철 시스템에 사용될 수 있고, 또 한편으로는 오버헤드 라인(overhead line)상에서 또는 지역적 범위에서, 메인(mains)과는 무관하게 작동될 수 있는 차량을 이용하는 것이 종종 바람직하다.
이러한 종래기술을 검토해 보자, 본 발명의 목적은 지역적 승객 교통 즉 정거장 사이의 거리가 짧은 철도 라인상에서의 사용을 허용하며, 동시에 승객이 중단 없는 여행을 할 수 있게하고, 플랫폼의 높이에 따라서 가능한 단일 계단 또는 계단이 없이 승객이 승차할 수 있게 하며, 본 명세서의 서두에서 설명된 형태의 모터 코치를 제공하는 것이며, 구동 동력을 필요에 따라 적웅시키고, 필요한 구동 형태를 선택 및 조합하는 것이 가능해야 한다.
이 목적은 청구범위 제1항의 특징에 의해 달성된다.
따라서, 레일 기동 원동력 유닛이 코치 동체의 중심부가 단부에 비해 낮은 저-플로어(1ow-floor) 차량으로 설계되어야 한다. 그리고, 디젤-기계 드라이브 또는 디젤-전기 드라이브 또는 디젤-전기와 순수 전기식 드라이브의 조합에 의해 형성된 멀티-시스템 드라이브, 또는 두 가지 다른 전기 드라이브변형의 조합에 의해 향성된 멀티-시스템 드라이브, 또는 디젤-전기와 두가지 다른 전기 드라이브 변형의 조합에 의해 형성된 멀티-시스템 드라이브에 의해 형성된 적어도 한 구동 유닛이 제공된다. 이것은 승객이 환승하는 일 없이 지역적 영역으로부터 도시 철도 또는 지하 철도망으로 직접 여행할 수 있게 해준다.
본 발명에 따르는 두번째 해결책은 코치 동체의 중심부가 단부에 비해 낮은 저-플로어 차량으로서 설계된 레일 기동 원동력 유닛에 디젤-기계 드라이브 또는 디젤 전기식 드라이브 또는 순수 전기 드라이브가 옵션으로서 장착되는 것을 고려하는 것이다. 이 두번째 해결책은 용이한 승차 즉 가능한 한 계단없이 승차하기 위해 지역적 승객 교통에 대한 요구사항을 따라야 하지만, 다른 에너지원이 이용가능하지 않거나 사용되는 에너지의 형태에 관한 특별한 운영 규칙을 따를 필요가 없을 것으로 예상되는 곳에서 특히 중요하다.
따라서, 한편, 본 발명은 기존의 모터 코치에 비해서 승객실의 플로어 레벨과 각각의 플랫폼의 레벨 사이의 거리를 상당히 감소시킬 가능성과, 한편, 다른 형태의 드라이브를 위해 한가지 기본 모델올 사용할 수 있거나 또는 실치된 드라이브 요소의 허용 불가능성으로 인해 여행을 중단할 필요없이 조합된 드라이브로 어떤 원하는 라인 구간을 따라서도 여행할 수 있는 가능성을 제공한다.
레일 기동 원동력 유닛의 적어도 한 단부가 모터 코치를 제어할 수 있는 운전실을 가진 모터 코치 헤드로서 설계되도록 할 수 있다. 디젤-기계 드라이브 또는 디젤-전기 드라이브 또는 순수 전기식 드라이브 또는 디젤-전기와 순수 전기식 드라이브의 조합으로 형성된 멀티-시스템 드라이브 또는 2개의 다른 전기 드라이브의 조합으로 형성된 멀티-시스템 드라이브 또는 디젤-전기와 2개의 다른 전기 드라이브 변형의 조합으로 형성된 멀티-시스템 드라이브가 또한 구동 유닛으로서 옵셔으로서 제공될 수 있으며, 이 드라이브는 한 단부 아래에, 그리고 모터 코치 헤드 아래에 배치되며 러닝-기어(running-gear) 어셈블리의 적어도 한 축상에 대해 작용한다.
본 발명에 따른 원동력 유닛은 단일-또는 멀티-섹션 디자인, 예로서, 3-섹션 또는 4-섹션 디자인될 수 있는데, 각각의 코치 동체내의 각각의 외부 단부는 모터 코치 헤드로서 설계되고 운전실을 수용하며, 중간의 코치들은 운전실을 갖지 않으며, 따라서 이렇게 설계된 원동력 유닛을 푸시-풀 구동(push-pull running)으로 사용하는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 원동력 유닛의 러닝-기어 어셈블리는 단일-축 또는 이중-축러닝-기어 어셈블리로서 설계될 수 있으며, 이중-측 러넝 기어 어셈블리는 보기차(bogie)내에 배치된다.
양호한 실시예에 따르면, 상술한 바와 같이 모터-코치 헤드 아래에 배치된 구동 유닛은, 평행하게 또한 액체-냉각 디젤 엔진과 평행하고 인접하게 배치된 자동 멀티-스피드 전달장치를 거쳐 구동축상에 작용하는 액체-냉각 디젤 엔진을 가진 디젤-기계식 드라이브로서 설계된다. 시동 콘버터와 리타더(retarders)가 구동 유닛과 구동 축 사이의 동력 전달 경로에 합체되는 것이 또한 가능하다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 디젤 발전기 또는 메인 시스템으로부터 파워 라인(power line) 또는 라이브 레일(live rail)을 거쳐 공급되는 적어도 하나의 전기 견인 모터(traction motor)가 디젤-기계식 드라이브 대신에 제공된다. 대체안으로서, 한 견인 모터가 각각의 피동축 또는 각각의 러닝-기어 어셈블리(=보기차)에 대해 제공될 수 있거나, 소위 휘일-허브 모터(wheel-hub motor)로서 설계될수 있다.
상기와 같이, 한 차량내의 디젤-전기와 순수 전기식 드라이브의 조합이 또한 가능하므로, 실제로 이 경우에 전기 모터로만 형성된 견인 모터에 대한 파워 긍급의 절환은 한 에너지원 (메인 작동)으로부터 다른 에너지원(디젤-구동 발전기로부터 격리된 네트워크 작동)으로 절환시킴으로써, 발생될 수 있다.
또한, 상술한 바와같이 한 차량에 2개의 순수 전기 드라이브 (DC 드라이브 및 AC 드라이브)를 조합하는 가능성도 있으므로, 실제로 이 경우에 전기 모터에 대한 파워 공급의 절환은 한 에너지원(AC 시스템으로부터의 메인 작동)으로부터 다른 에너지원(DC 시스템으로부터의 메인 작동)으로 절환시킴으로써 발생될 수 있다.
마지막으로, 상술한 바와 같이, 한 차량에 디젤-전기 드라이브와 2개의 순수 전기 드라이브(DC 드라이브 및 AC 드라이브)의 조합이 가능하므로, 실제로 이 경우에 전기 모터로만 형성된 견인 모터에 대한 파워 공급의 절환은 한 에너지원(제1형태의 메인 작동)으로부터 다른 에너지원(제2형태의 메인 작동 또는 디젤 구동 발전기로부터 격리된 네트워크 작동)으로 절환시킴으로써, 발생될 수 있다.
본 발명의 양호한 디젤-기계 실시예에 있어서는, 모터 코치 헤드 아래에 배치된 축만이 구동되고, 그 사이의 축은 구동되지 않는다.
디젤-기계 실시예가 아닌 모든 다른 실시예에서는, 일부 중간축 또는 이들 중간축들만이 구동되도록 할 수 있다.
중심부보다 높은 모터 코치 헤드 아래에다 구동 유닛을 배치시키면, 구동 유닛의 모듈식 설계가 가능하며, 공간 문제를 발생시키거나, 코치 동체에 대한 구조적인 수정을 할 필요없이, 각각의 파워 요구사항에 매칭되는 모터와 이러한 모터에 매칭되는 전달장치의 설치를 가능하게 한다.
물론, 조합된 디젤-전기/전기 드라이브의 설계는 한가지 에너지원만의 순수한 작동에 대해 생략될 수 있는 몇가지 요소를 요구하는데, 그것들의 기능, 구조 및 상호작용은 아래에서 더욱 상세히 실명될 것이다.
본 발명에 따르는 원동력 유닛은 순수한 단일-시스템 차량 또는 멀티-시스템 차량으로서 실계될 수 있다. 본 발명에 따르는 멀티-시스템 원동력 유닛은 하나 이상의 다른 형태의 에너지 공급을 위한 차량이다. 오버헤드 AC 시스템으로부터의 전기식 작동과 DC 시스탬으로부터의 전기 작동 및 디젤-전기 작동을 작동 변형으로서 결합시키는 것이 가능하다. 이러한 작동 변형들중 한 변형에 대해 단일한 시스템 차량 공급이 이루어지므로, 따라서 순수한 디젤-기계 드라이브가 단일-시스템차량내에서 가능하다.
차량에 디젤-전기 드라이브가 제공되면, 그것은 오버헤드 시스탬과 무관하게 비-대전2차라인상에 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 차량은 AC 시스템으로부터의 작동을 위해, 구동 경로를 통해 오버헤드 라인으로부터 작동될 수 있다. 부가적으로 또는 대안으로서, 본 발명에 따른 차량에는 DC 시스템으로부터의 작동을 위한 구동 경로가 장착될 수 있어서, 예로서 라이브 레일(live rail) 또는 오버헤드 라인을 거쳐 DC 공급에 의해 도시 철도 및 지하철 라인상에서의 작동을 허용할수 있다.
여러가지 드라이브 변형예가 조합될 수 있고, 따라서, 다른 방법으로 구성된 라인상에서의 작동을 위한 멀티-시스템 차량의 구성을 허용한다.
한 차량은 단일 또는 멀티-시스템 드라이브로서 각각 실시되는 다수의 드라이브 시스템을 또한 포함할 수 있다.
통상적인 경우에, 모든 드라이브 시스템은 동일하지만, 요구사항에 따라서 다른 드라이브 시스템을 사용하는 것도 가능하다. 본 발명에 따른 멀티-시스템 차량은 단일-섹션 또는 멀티-섹션 디자인일 수 있으며 하나 이상의 드라이브 그룹이 제공될 수 있다. 디자인에 따라서, 각각의 드라이브 그룹에는 하나 이상의 견인모터가 제공될 수 있다.
모든 경우에, 다음의 실명은 단일 드라이브 시스템에만 관련된다. 차량내의 다수의 드라이브 시스템이 있는 경우에는, 그에 따라서, 차량내에 설명된 다수의 부품이 있을 수 있다.
각각의 드라이브 시스템은 4개의 부분으로 구분될 수 있는데, 즉, 하나 이상의 공급 경로를 포함하는 공급 시스템과, 각각의 보조기계에 공급하고 요구되는 제어 전압을 발생시키는 목적을 위해서 보조기계용 하나 이상의 콘버터를 포함하며 보조기계용 공급장치인 중간회로와, 전기 견인 모터를 구동하기 위한 하나이상의 콘버터를 포함하는 견인 모터 공급 시스템으로 구분될 수 있다. 보조기계용 공급장치와 견인 모터 공급 시스템은 함께 부하로서 지칭된다.
공급 시스템은 중간 회로와 병렬로 접속되고, 중간 회로에 공급하기 위해 교대적으로 사용될 수 있는 하나 이상의 공급 경로를 포함하며, 따라서 다른 라인상에서의 작동을 허용한다. 차량의 요구사항에 따라서 적절한 경로들이 공급될 수 있다. 가능한 공급 경로는 AC 경로, 인터페이스 회로를 갖거나 갖지 않은 DC 경로와, 발전기 경로이다. 그것들은 아래에서 설명된다.
AC 경로는 오버헤드 AC 라인(예로서 f=16 2/Hz 의 15kV)으로부터 중간회로에 공급하는 작용을 한다. 기본적인 요소로서, 중간회로는 하나 이상의 전류 콜렉터(collectors), 오버헤드 라인 잔압을 낮추는 변압기와, 중간회로 DC 전압을 발생 시키기 위한 콘버터 또는 정류기를 포함한다. 중간회로의 충전을 제어하기 위한 충전회로와 필터회로가 필요에 따라서 추가로 제공될 수 있다.
인터페이스 회로를 가진 DC 경로는 라이브 레일 또는 오버헤드 DC 라인으로부터 중간 회로에 공급하는 작용을 한다. 그 기본적인 요소로서, 그것은 하나 이상의 전류 콜렉터와, 라이브 레일 전압을 중간회로 전압에 적응시키기 위한 인터페이스 회로(옵션으로서 예로서 스텝-다운 콘버터, 스텝-업 콘버터, 2-쿼드런트 콘버터 또는 몇가지 다른 종류의 콘버터를 갖는다)를 포함한다. 필요시에는 충전회로 및 필터회로가 또한 포함될 수 있다. 특히, 인터페이스 회로는 매우 높은 DC 전압을 가진 시스템으로부터의 작동을 위한 설계를 허용한다.
인터페이스 회로를 갖지 않은 DC 전압 경로는 라이브 레일 또는 오버헤드 DC 라인으로부터 중간 회로에 예로서 750V 평군 DC 전압을 공급하는 작용을 한다. 그러나, 이 회로는 인터페이스 회로를 포함하지 않아서, 중간 회로 전압과 라이브 레일 전압은 상호 직접 커플링된다. 기본적인 요소로서, 그것은 전류 콜렉터와, 중간회로를 라이브 레일로부터 차단시키기 위한 스위치를 포함한다. 또한 충전회로와 필터회로가 포함될 수 있다.
발전기 경로는 내연기관(예로서 디젤 엔진)에 의해 구동되는 발전기의 전기공급 시스템과 무관하게 중간회로에 공급하는 작용을 한다. 제공된 기본적 부분은 내연기관, 발전기 및 중간회로에 공급하기 위한 정류기이다.
그러나, 많은 경우에, 또한 공급 경로를 조합하여 요소의 이중 또는 다중 사용하는 가능성도 있다. 그러면, 이러한 경로 사이의 명확한 구분을 하는 것이 더이상 가능하지 않으며, 예로서 조합된 DC 및 AC 전압 경로와 같은 조합 경로를 발생시킨다. 실제로, 각각 다른 장점 및 단점을 가진 무한한'' 다양성의 가능한 조합이 있으며, 따라서 모든 가능성에 대해 상세히 설명하는 것이 불가능하다.
중간회로는 정류기와, 여러가지 공급 경로내의 DC 변환기 또는 4-쿼드런트(quadrant) 변환기에 의해 공급된 전류를 평활화 하고(smoothing), 일정한 중간회로 전압을 이용가능하게 하는 기능을 갖는다. 그것은 기본적으로 하나 이상의 중간회로 캐패시터를 포함한다. 어떤 경우에는, 제동 저항(braking resistor)과 스위칭 소자(트랜지스터,IGBT, GTO 등)를 포함하는 제등 콘트롤러가 추가로 요구된다.
보조기계용 공급 시스템은 보조기계와 전자 장비들에 공급하기 위해 전압을 공급한다. 그것은 하나 이상의 콘버터를 포함하는데, 콘버터들은 중간회로로부터 공급되고 대응 진압을 발생시킨다. 보조기계는 예로서, 라디에터 팬, 전등, 전기난방, 공기조화 시스템등을 포함하고, 전자장비는 예로서 제어장치 및 계기들을 포함한다.
견인모터 공급 시스템은 중간회로 전압으로부터 견인모터에 요구되는 전압 시스템을 발생시키는 작용을 한다. 그것은 기본적으로 각각 하나 이상의 견인 모터에 공급하는 하나 이상의 콘버터를 포함한다. 3상 또는 DC 기계는 견인모터로서 사용될 수 있다. 대응되는 방법으로는 3상 인버터는 3상 시스템을 발생시키기 위한 콘버터로서 사용되고, DC 콘버터는 요구되는 DC 전압을 확립하기 위한 콘버터로서 사용된다.
제 1 도는 본 발명에 따른 원-피스 모터 코치의 측면도.
제 2 도는 제 1 도에 따른 원동력 유닛의 코치 동체의 측면도.
제 3 도는 모터 코치 헤드의 저면도.
제 4 도는 단일 또는 멀티플 시스템 드라이브의 기본 구조의 개략도.
제 5 도는 제 1 도에 따른 모터 코치용 AC 공급장치의 회로도.
제 6 도는 제 1 도에 따른 모터 코치용 스텝-다운 콘버터와의 인터페이스 회로를 가진 DC 공급장치의 회로도.
제 7 도는 제 1 도에 따른 모터 코치용 스텝-업 콘버터와의 인터페이스 회로를 가진 DC 공급장치의 회로도.
제 8 도는 제 1 도에 따른 모터 코치용 인터페이스 회로를 갖지 않은 DC 공급장치.
제 9 도는 내연기관에 의해 구동되는 발전기의 회로도.
제 10 도는 제동 콘트롤러를 가진 중간회로의 회로도.
제 11 도는 보조 작동 공급장치의 한 예의 회로도.
제 12 도는 2개의 견인모터를 가진 견인모터 공급장치용 경로의 한 예의 회로도.
제 13 도는 전기 AC 동작과 디젤-전기 동작을 위한 이중-모드 차량용 구동 유닛을 위한 예시적 회로 장치의 블록 다이어그램.
제 14 도는 제 10 도에 따른 4-파트 원동력 유닛의 개략 측면도.
제 1 도는 중앙부(12)와, 그 단부(ends)에서 중앙부와 접하는 모터 코치 헤드(14,15)를 가진 모터 코치(10)의 측면도를 도시하고 있다. 그 단부에서, 중앙부(12)는 각각 모터 코치 헤드(14,15)와 인접한 도어(18)를 가진 각각의 입구 영역(16)을 갖는다.
모터 코치(10)는 모터 보기차로서 설계되고 제 3 도에서 확대 저면도로서 도시된 2 개의 러닝 기어 어셈블리(20)를 갖는다. 러닝 기어 어셈블리(20)는 모터 코치 헤드(14,15) 아래에 배치되고, 헤드(14,15)는 중앙부(12)보다 높은 레벨에 있어서, 러닝 기어 어셈블리(20)에 속하는 휘일 셋트를 위한 공간과 구동 유닛을 위한 공간을 만든다. 특히 제 2 도에서 볼 수 있듯이, 중앙부(12)는 저-플로어 디자인에서 이것에 대해 옵셋되며, 입구 영역(16)은 따라서 가능한 한 땅에 가까웁고, 승객은 쉽고 신속하게 출입할 수 있다.
호소력 '있는 디자인을 제공하기 위해서, 모터 코치 헤드(14,15)는 러넝 기어유닛과 구동 유닛을 보이지 않게 하는 클래딩(cladding)을 가지고 러넝 기어 어셈블리의 영역에 제공되어 저-슬렁(low-slung) 차량의 인상을 준다.
제 2 도는 제 1 도의 중앙부(12)에 대응되는 연장된 중앙부(24)를 가진 제 1 도에 도시된 원동력 유닛(10)용 코치 동체(22)를 도시하며, 코치 동체(22)의 양 단부에 인접한 곳에는 중앙부(24)의 플로어 레벨에 비해 상승된 헤드피스(26)가 있다. 헤드피스(26)는 모터 코치 헤드(14,15)에 대응되고, 각각의 운전실을 수용하는 목적을 위해 제공된다.
헤드피스(26)의 단이 진 오프셋팅(stepped offsetting)의 이유는 제 3 도에 저면도(bottom view)로 도시된 각각의 구동 유닛(28)이 보기차(20)와 함께 여기에 수용되어야 하고 특히 요구되는 휘일 직경(wheel diameter)으로 인해 최소 틈새(minimum clearance)가 필요하기 때문이다.
제 3 도는 단일 시스템 모터 코치(10)의 모터 코치 헤드(15)의 저면도를 도시하고 있다. 제 1 도에서도 알 수 있듯이, 각각의 러넝 기어 어셈블리(20)는 입구 영역(16) 부근에 배치되고, 러닝 기어 어셈블리(20)와 연관된 구동 유닛은 러닝기어 어셈블리와 코치의 단부 사이의 니머지 영역에 배치된다. 여기에 도시된 구동 유닛(28)은 멀티-스피드 자동 트랜스미션으로서 설계된 트랜스미션(32)과 추진기 축(34)을 거쳐 러닝 기어 어셈블리(20)에 연결된 수냉식 디젤 엔지(30)을 포함한다.
요구사항에 따라서, 모터 보기차의 한 축이 구동되거나 또는 두 축이 모두 구동될 수 있다.
코치 동체는 비마모성(wear-free) 고무-스프링 요소와 직렬로 연결된 공기식(pneumatic) 스프링에 의해 보기차상에서 지지된다. 고무-스프링 요소는 공기식 스프링이 고장날 때에 비상 스프링으로서 작용한다.
아래에서는, 드라이브 라인의 서브어셈블리, 특히 본 발명에 따른 레일 기동 원동력 유닛의 경우에 사용하기 위해 제공된 유압 토오크(torque) 콘버터를 가진 트랜스미션에 대해 설명하기로 한다. 원동력의 조합된 기계 및 유압식 트랜스미션은 가능한한 안락하고 가능한한 경제적이고 따라서 환경면에서 친근한 작동을 위해 제공된다. 이 목적을 위해서 제공된 요소는 차동 콘버터로 불리우는 것에 의해 달성되는 파워 분할(power division) 원리를 이용한다. 이것은 유체역학적 트랜스미션과 기계 트랜스미션의 두가지의 다른 파워 트랜스미션 시스템의 장점을 조합한다. 유체역학의 장점은 기어 변경없이 신속한 시동 가속과, 비마모성 제동에서 보여지는 높은 견인력에 의한 유연하고 그리고 비마모성 시동이, 특징인 반면에, 기계 드라이브는 동시에 높은 효율과 결합된 저손실 파워 트랜스미션의 장점을 제공한다. 이러한 장점을 새로 개발된 레일 기동 원동력 유닛에 사용하고 특히 그것들이 가장 효율적이고 가장 경제적일 때마다 사용하기 위한 설비가 본 발명에 따라 제공된다.
유체역학적 시스템은 시동에 사용된다. 새로운 레일 기동 원동력 유닛은 높은 견인력으로 유연하게 시동하며, 기어 변경없이 신속히 가속된다. 유체역학 시스템은 모든 속도로부터 실질적으로 0 km/h 로의 제동(모든 제동 작동의 약 80%)임무를 담당한다. 레일 기동 원동력 유닛은 유연하게 그러나 제동 마모 없이 또한 소위 페이딩(fading)의 위험없이 즉 제동 작용의 감소 없이 매우 효율적으로 제동된다.
기계 시스템은 시동 동안에도 파워 트랜스미션에 점점 더 기여한다. 차동 콘버터가 최대 효율을 초과하자마자, 그 일은 기계 시스템에 의해 이루어진다.
유압 토오크 콘버터는 유체역학적 리타더로서 작용하고, 기계 서비스 브레이크의 상류측에 연결된다. 그것은 기어와 무관하게 전체 구동 범위에 걸쳐 효율적이다. 차량의 운동 에너지는 콘버터에서 열로 변환되고 열교환기(heat exchanger)를 거쳐 소산된다(dissipated).
그 결과 브레이크 라이닝이 덜 마모되고 수명이 길어지며, 제동 소음이 적고 웨이스트-게이트(waste-gate) 브레이크로부터 나오는 소음이 없다.
본 발명에 따라서 새로운 레일 기동 원동력 유닛에 사용하기 위해 제공된 차동 콘버터는 차동 콘버터로서 작용하고 그 입력에 연결된 유성 기어 유닛을 가진 토오크 콘버터이며, 이 유성 기어 유닛은 파워 분할의 목적을 위해서 유압식 작동요소와 순수 기계 요소로 분할된다. 순수 유체역학적 파워 트랜스미션은 이 경우에 제 1 기어의 시작점에만 제공된다. 주행속도가 증가됨에 따라서, 증가분은 기계로 전달된다(외부 파워 분할)(external power division). 비율은 제 2 기어로 변경시에 50/50 이다. 모든 추가적 기어는 순수 기계이다.
새로운 레일 기동 원동력 유닛에 사용되는 차동 콘버터/트랜스미션 블록의 구조는 알려져 있다. 이런 종류의 트랜스미션은 완성된 요소로서 공급되고 레일기동 원동력 유닛에 통합된다. 그것은 완전 자동 유체역학-기계 트랜스미션이며, 그것의 토오크 콘버터는 가속 및 감속(제동)에 사용된다.
유체역학식 콘버터는 바이로터리(birotary) 콘버터로서 설계된다. 그 압에는 콘버터 펌프 브레이크, 관통-연결 클러치, 파워 분할용 차동 기어 유닛과, 입력클러치가 있다. 콘버터 뒤에서 유성 기어 유닛은 유체역학적 및 기계적 힘을 결합한다.
제 3 유성(planetary) 기어 유닛은 역전 기어를 선택하고 에너지를 제동 동안에 콘버터로 향하게 하는데 사용된다. 기어 유닛의 입력에 있는 스프링 커플링은 엔진의 진동을 감쇄시킨다. 기어 유닛은 유압식으로 시프트되고, 기어 변경 명령은 전자 제어 시스템으로부터 온다. 열교환기는 엔진의 냉각회로내에 포함되어 있다.
엔진은 비틈 댐퍼(torsional damper)를 거쳐 추진기 즉, 회전판 및 피스튼 캐리어에 연결된다. 입력 클러치가 분리되면, 하나의 기어 펌프만이 구동되어 콘버터, 제어 시스템 및 윤활 시스템에 필요한 가압 오일(pressurized oil)을 공급한다.
입력 클러치가 결합되면, 엔진 파워는 차동 콘버터의 외부 링에 전달된다. 시동 동안에, 입력축과 그것에 연결된 유성 캐리어(planet carrier)는 정지되고, 선 휘일(sun whee1)과 펌프 임펠러(pump impeller)는 유성 휘일을 거쳐 반대의 회전방향으로 구동된다. 콘버터내에서, 펌프 임펠러에 의해 가속된 오일은 고정자와 터어빈(turbine) 회전자를 통해 폐회로로 흐른다. 터어빈 회전자에 의해 출력된 변환된 즉 증가된 토오크는 터어빈 트랜스미션의 유성 휘일과 유성 캐리어를 거쳐 출력축에 전달되는데, 그것의 멀티-디스크 브레이크는 결합된다.
순수 기계 파워 트랜스미션에 의한 제 2 기어로의 변경을 주행속도와 엔진차기의 기등으로시 자동적으로 수행된다. 멀티-디스크 브레이크는 결합되고, 펌프임펠러는 따라서 정지되고, 따라서 유체역학적 파워 트랜스미션은 스위치 오프된다. 동시에, 터어빈 회전자는 터어빈 트랜스미션의 멀티-디스크 브레이크의 개방에 의해 분리된다. 제 2 기어의 전달비는 차동 콘버터의 전달비와 대응된다.
최대속도의 약 70%에서, 입력 클러치는 자동적으로 개방되고, 소위 관통-연결 클러치는 결합된다. 따라서 입력축은 출력축에 집적 연결되고, 1:1 의 전달비는 확립된다.
다른 실시예에 따라서, 입력 클러치는 최대속도의 약 50%에서 자동적으로 분리될 수 있고, 관통-연결 클러치는 결합되고, 따라서 입력축은 출력축에 직접 연걸되며, 1:1 의 전달비가 마찬가지로 발생된다.
마지막으로 언급된 실시예에서는, 제 3 기어로부터 제 4 기어로 수행되는 자동 절환이 최대속도의 약 70%에서 발생한다. 여기에서는, 클러치는 결합되고, 관통-연결 클러치는 분리된다. 이 기어는 각각의 경우에 특정 설계속도를 고려하면서, 응용분야와는 무관하게, 동일한 최종 구동비(drive ratio)를 사용할 수 있게 한다.
시동동안에는, 더욱 양호한 가속 동작을 달성하기 위해서 추가적 기어(전달비), 예로서 6개의 기어가 제공되면, 변경점의 대응되는 추가적 차동(differentiation)이 요구된다.
제동 작동 동안에는, 터어빈 회전자는 유성 기어 유닛을 거쳐 오버러닝 차량에 의해 구동된다. 여기에서 유성 기어 유닛의 멀티-디스크 브레이크가 결합된다. 터어빈 회전자는 제 1 기어내에서의 주행의 경우에 그 회전방향에 반대방향으로 구동되고, 오일을 록킹된 펌프 임펠러 및 고정자에 대향하여 펌핑하는 축방향 펌프로서 작용한다. 이 과정동안에 열로 변환되는 운동 에너지는 열교환기를 거쳐 소산된다.
전달 입력 클러치를 분리시킴으로써, 어떤 상황하에서도, 엔진과 트랜스미션사이의 파워의 전달을 차단하는 것이 가능하다. 이 작동은 자동적으로 시작되고, 정지의 횟수와 교통 상태에 따라서 요구되는 에너지의 절약을 초래할 수 있다.
상술한 콘버터 블록은 완전한 드라이브 블록을 제공하기 위해서 이 섹터에서 통상적인 수냉 또는 공냉, 챠지- 또는 스피드-조절된 디젤 엔진과 결합된다. 파워소비가 다른 트랜스미션 및 여러가지 펌프 임펠러의 다른 전달비에 의해서, 엔진과 트랜스미션을 최적의 방법으로 상호 매칭시킬 수 있으므로, 그 드라이브 요소의 면에서 어떠한 용도에도 최적으로 매칭되는 차량을 생산할 수 있게 한다.
제 4 도에 도시된 회로장치를 참조하여 전기 AC 작동, DC 작동, 디젤 전기식 작동 및 멀티-시스템 작동을 위해 제공된 장비에 대해 자세히 설명할 것이다. 이때 특히, 전기 요소에 대해 관심을 가지고 살펴보기로 하자. 사용되는 각각의 전기 요소와 제공된 회로장치는 본 발명에 따른 모터 코치와 관련되지는 않았지만, 이론적으로는 알려져 있다는 것을 주목해야 한다.
상기와 같이, AC 경로는 AC 오버헤드-라인 시스템 (예로서, 15kV, 16/3만)으로부터 중간회로에 에너지를 공급하는 작용을 한다. 제 4 도를 참조하면, 그것은 전류 콜렉터(SA), 회로 차단기(LS), 필터회로(Lf, Cf), 변압기(TR), 충전회로 (RL,LD), 메인 접속기(HS) 및 4-쿼드런트 콘버터(4QS)를 포함한다.
전류 콜렉터(SA)와 구동 유닛의 배치에는 여러가지 다른 가능성이 있다. 따라서, 각각의 구동유닛은 자체 집전기 (its own pantograph)에 의해 공급될 수 있고, 차량당 한 집전기가 모든 구동유닛을 공급하도록 사용될 수 있거나, 차량내의 모든 구등유닛의 공통 공급을 위한 다수의 상호접속되고 교대로 작동되는 집전기가 사용될 수 있다. 제 4 도에서, 구동유닛당 한 집전기를 가진 실시예가 도시되었다.
회로 차단기(LS)는 메인으로부터의 AC 경로의 완전한 분리를 위해 작용한다.
고조파를 억제하기 위해서, 메인의 바로 위에 있는 변압기(TR)의 앞에서 작동하는 필터 인덕터(Lf)와 필터 캐패시터(Cf)를 포함하는 필터회로를 제공하는 것이 이롭다.
변압기(TR)는 높은 오버헤드-라인 전압을 낮은 값으로 변환하고, 변압비는 변압기 전압이 로딩(1oding)의 경우에 최소 허용가능 중간회로 전압 이하에 존재하여, 다음에 있는 4-쿼드런트 콘버터가 항상 스텝-업 콘버터로서 작동하도록 선택된다. 한정된 입력 인덕턴스가 4-쿼드런트 콘버터에서 사용될 수 있도록 하기 위해서, 증가된 누전 인덕턴스를 가진 변압기(TR)가 사용될 수 있다. 변압기 기능에 추가되는 것은, 이러한 종류의 변압기(TR)가 메인에 대하여 직렬 인덕터의 기능을 갖는 것이다. 또는, 변압기 및 4-쿼드런트 콘버터와 직렬로 개별적 종방향 인덕터(도시되지 않음)를 사용하는 것도 가능하다.
4-쿼드런트 콘버터(4QS)는 스텝-업 콘버터로서 작용한다. 중간회로 캐패시터와 개별적 종방향 인덕터 또는 누전 인덕터로서 설계된 종방향 인덕터와 함께, 그것은 그 입력에 인가된 교류 전압을 더 높은 DC 전압으로 변환한다. 동시에, 그것은 리액티브 파워(reactive powers)가 없는 정현 전류만을 메인으로부터 취하도록 제어될 수 있다. 또한, 그것은 제동 에너지가 제동 동안에 메인으로 피드백되게 한다.
충전회로는 메인으로부터 중간회로를 충전하기 위해 사용된다. 그것은 방전된 중간회로의 경우에 있어서, 제어된 충전을 허용하기 위해 사용될 수 있는 대부분의 4-쿼드런트 콘버터에서 필요하다. 충전회로는 충전 접속기(LD)와 충전 저항기(RL)을 포함한다. 메인 접속기(HS)는 충전회로를 브리지하기 위해 사용된다. 작동동안에, 메인 접속기(HS)는 닫히고, 충전회로는 비작동 상태로 유지된다.
DC 경로는 DC 전압 시스템(예로서, 750V=)로부터 중간 회로에 긍급하는 작용을 한다. 그것은 전류 콜렉터(SA), 레일 전압을 중간회로 전압에 적응시키기 위한 DC 콘버터(TT, DT, LT및 LH, TH, DH), 메인 접속기(HS), 충전회로(LD, RL) 및 필터회로(Lf, Cf)를 포함한다. DC 콘버터는 중간회로 전압을 라이브-레일 전압으로부터 디커플링하기 위한 것이다. 스텝-업 콘버터와 스텝-다운 콘버터를 가진 실시예가 아래에 기술된다. 따라서, 다른 DC 콘버터 예로서 에너지의 피드백을 허용할 2-쿼드런트 콘버터를 가진 다른 실시예가 생각될 수 있다. 제 5 도는 스텝-다운 콘버터를 가진 이 경로의 구조를 도시하고, 제 6 도는 스텝-업 콘버터를 가진 구조를 도시한다.
오버헤드 라인용 또는 라이브 레일용 전류 콜렉터가 상황에 따라 사용된다. 여기에서도, 각각의 구동유닛에 자체 전류 콜렉터를 제공하거나 모든 구동 유닛 전체에 대하여 하나 이상의 전류 콜렉터를 사용한다.
AC 전압 경로와 유사한 방법으로, 충전회로는 메인으로부터 중간회로를 충전 시키는 작용을 한다. 그것은 충전 접속기(LD)와 총전 저항기(RL)를 포함한다. 메인 접속기(HS)는 충전회로를 브리지하는 비작동상태를 유지된다.
필터회로는 ㄸ 콘버터에 의해 발생된 고조파를 억제하기 위해 요구될 수 있다. 이 필터회로는 필터 인덕터(Lf)와 필터 캐패시터(Cf)를 포함한다. 다른 필터회로도 마찬가치로 가능하다.
중간회로 전압이 라이브 레일 전압보다 높으면, 스텝-업 콘버터가 DC 콘버터로서 사용될 수 있다. 스텝-업 콘버터는 인덕터(LH), 스위칭 소자(트랜지스터, IGBT, GTO)(TH) 및 다이오드(DH)를 포함한다. 중간회로 캐패시터와 함께, 이 콘버터는 라이브 레일 전압으로부터 더 높은 증간회로 전압을 발생시킨다. 그것은 레벨이 전달된 파워에 의존하는 실질적으로 일정한 전류를 메인으로부터 끌어낸다. 필터회로는 스텝-업 콘버터를 사용할 때 없어도 되고, 이 필터회로는 그에 따라 작게 만들어질 수도 있는것 같다. 스텝-업 콘버터는 메인으로의 에너지 피드백을 허용하지 않아서, 전기 브레이크가 요구되는 모든 경우에서는, 제동 큰트롤러가 중간회로에서 필요하게 된다.
중간회로 전압이 라이브 레일 전압보다 낮을 때, 스텝-다운 콘버터가 DC 콘버터로서 사용될 수 있다. 이것 역시 인덕터(LT), 스위칭 소자(TT) 및 다이오드(DT)를 포함한다. 중간회로 캐패시터와 함께, 그것은 낮은 중간회로 전압을 라이브 레일전압으로부터 발생시키고, 그것은 매우 높은 DC 전압을 가진 메인에 적합하게 한다. 그것은 맥동 전류를 메인으로부터 도출한다. 그러므로 모든 경우에 필터회로가 필요하게 한다. 스텝-다운 콘버터는 메인으로 에너지 피드백을 허용하지 않으며, 전기 브레이크가 바람직할 때 제동 콘트롤러가 마찬가지로 중간회로에 요구된다.
2-쿼드런트 콘버터, 순방향 콘버터 및 다른 형태와 같은 다른 성질을 가진 전체적 범위의 다른 DC 콘버터 변형예가 생각될 수 있다.
제 7 도는 인터페이스 회로가 없는 DC 경로의 구조를 도시한다. 이 종류의 경로는 DC 전압 시스템(예로서, 750V=)으로부터 중간회로에 직접 공급하는 작용을 한다. 그것은 기본적으로 전류 콜렉터, 메인 회로 차단기(HS), 충전회로(LD, RL) 및 필터회로 (Lf+ 중간회로 캐패시터)를 포함한다.
상숙한 사항은 전류 콜렉터(SA)에 적용되는데, 오버헤드 라인 또는 라이브 레일용 전류 콜렉터는 상황에 따라서 사용된다. 여기에서도 역시 자체 전류 콜렉터를 가진 각각의 구동 유닛을 제공하거나 모든 구동유닛 전체에 대해 하나 이상의 전류 콜렉터를 사용하는 것이 가능하다.
지금까지 기술된 경로와 유사한 방법으로, 충전회로는 메인으로부터 중간회로를 충전하는 작용을 한다. 또한, 그것은 충전 접속기(LD) 및 충전 저항기(RL)를 포함한다. 메인 접속기(HS)는 충전회로를 브리지하도록 작용한다. 작동동안에, 그것은 닫히고, 충전회로는 비작용상태로 유지된다.
발생할 수 있는 모든 고조파를 억제하기 위해서 필터회로가 요구될 수 있다. 이 경로에서 이 필터 회로는 필터 인덕터(Lf)만 포함한다. 중간회로 캐패시터는 필터 캐패시터의 기능을 떠맡는다. 다른 필터회로가 생각될 수 있다.
제 9 도에 도시된 발전기경로는 내연기관, 바람직하게 디젤 엔진에 의해 구동되는 발전기로부터 중간회로에 공급하는 작용을 한다. 그것은 구동 내연기관(D), 필요시 방향 재설정 기어(UG), 3상 발전기(G) 및 3상 정류기(GR)를 포함한다. 디젤엔진은 예로서 내연기관으로서 사용될 수 있다.
내연기관(D)은 구동에 필요한 에너지를 발생시킨다. 그것은 주행속도와 내연기관의 속도가 디커플링되므로 최적점에서 연속적으로 작동될 수 있다. 여기에서 디젤엔진은 양호하게 사용될 수 있다.
어떤 상황에서, 설치 상황으로 인해 방향재설정 기어(UG)가 요구된다. 그것들은 내연기관과 발전기의 다른 최적 속도들을 상호 매칭시키기 위해 동시에 사용될 수 있다.
3상 발전기는 발전기(G)로서 사용된다. 그것은 내연기관에 의해 발생된 회전 에너지를 전기 에너지로 변환한다. 발생된 전압은 원하는 중간회로 전압이 정아버이 간단한 정류작용에 의해 얻어질 수 있게 하고, 부하가 있는 상태에서도, 허용가능한 범위내에 유지되도록, 충분히 높아야만 한다.
간단한 3상의 제어되지않은 반도체 브리지 정류기가 정류기(GR)로서 사용된다.
제 10 도에 도시된 제동 콘트롤러를 가진 중간회로는 공급경로의 정류기, DC 콘버터 또는 4-쿼드런트 콘버터에 의해 공급된 전류를 평활화하고 일정한 중간회로 전압을 이용가능하게 하는 임무를 갖는다. 그것은 중간회로 캐패시터(CZK), 가능하게는 보조 튜닝된 회로(Ls, Cs) 및 필요시에는 제동저항(RBS)과 스위칭 소자 (트랜지스터, lGBT, GTO)(TBS)를 포함한다. 제동 콘트롤러가 생략되면 필요하고, 중간회로의 한정된 방전을 허용하는 방전 저항은 도시되지 않았다.
적절한 크기와 유전체 세기를 가진 캐패시터 뱅크가 중간회로 캐패시터(CZK로서 사용된다.
AC 공급장치가 주어지면, 공급 전류의 주파수에 매칭된 보조 튜닝된 회로가 중간회로 전압에 대한 추가 지원을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 이 보보 튜닝된 회로는 인덕터(Ls)와 캐패시터(Cs)로 구성된 직렬회로를 포함한다.
제동 콘트롤러는 스위칭 소자(트랜지스터, IGBT, GTO)(TBS)를 거쳐 접속될 수 있는 저항기(RBS)를 포함한다. 그것의 임무는 전기 제동 동안에 흡수된 제동 에너지를 메인으로 피드백할 수 없을 때 그 에너지를 소모시키는 것이다.
전기 제동이 요구되고 동시에 발전기 경로 또는 에너지 회복이 불가능한 인터페이스 회로를 가진 DC 경로(스텝-다운, 스텝-업, 스텝-업/스텝-다운 콘버터)가 사용되거나, 또는 전기 브레이크에 대한 요구가 주어질때 수용할 수 없는 메인이 전기 작동에서 예상되면, 무엇보다 제동 콘트롤러가 요구된다. 제동 콘트롤러의 사용보다 에너지 회복의 가능성을 고려하게 된다.
제동 콘트롤러가 없으면, 접속기 또는 반도체 스위치를 거쳐 접속될 수 있는 방전 저항기(도시되지 않음)가 차량이 파킹될 때 중간회로가 방전될 수 있게 하기 위해 요구된다. 이 방전 저항기는 매우 작은 양의 에너지만 변환해야 하기 때문에 제동 저항기보다 현저히 약하게 만들어질 수 있다.
보조-작동 공급장치는 보기장치(예로서 3 x 400V)와 전자 장비(예로서 24V)에 전압을 공급하는 작용을 한다. 그것은 기본적으로 중간회로로부터 공급되고 대응 전압을 발생시키는 하나 이상의 콘버터를 포함한다.
이 콘버터들은 견인-모터 공급장치내의 3상 모터의 견인 인버터와 원칙직으로 동일한 구조를 갖는다. 보조 콘버터에 의해 발생된 전압은 추가적 전압, 예로서 차량의 전자장치에 공급하기 위한 콘트롤 전압을 발생시키기 위해 종종 사용된다.
보조 공급장치를 위해 종종 사용되는 시스템이 제 10 도에 도시되었다. 도시된 시스템은 출력축에 콘트롤-전압 발생장치를 가진 보조 콘버터를 포함한다. 전체 시스템은 통상적으로 완성된 유닛으로서 주문되고 사용된다. 필요에 따라 수정이 가능하다.
보조 콘버터는 여기에서 3상 인버터이다. 중간회로 전압으로부터, 그것은 보조장치(예로서 3 x 400V 3상 전류)를 위해 요구되는 전압을 발생시킨다.
보조장치를 위한 전압으로부터, 콘트롤-전압 발생 수단은 차량 전자장치에의 공급을 위한 콘트롤 전압을 발생 시킨다. 콘트롤-전압 발생수단으로서, 예로서 정류기가 출력축에 접속된 변압기를 사용하는 것이 가능하다. 콘트롤 전압은 종종 밧데리를 거쳐 완충된다.
견인-모터 공급장치는 견인-모터에 요구되는 전압 시스템을 중간회로 전압으로부터 발생시키는 작용을 한다. 그것은 각각 하나 이상의 견인 모터(M)에 공급하는 하나 이상의 콘버터(SR)를 포함한다. 제 10 도는 2개의 3상 견인 모터의 공급을 위한 3상 인버터를 가진 하나의 경로 또는 견인 모터 공급장치를 예로서 도시한다. 마찬가지로 가능한 DC 콘버터에 의한 DC 모터의 사용은 여기에서 특정하게 도시되지 않았다.
중간회로 전압으로부터, 콘버터(SR)는 그것에 접속된 모터(M)를 구동하기 위해 요구되는 회전 필드를 발생시킨다.
IGBT, 트랜지스터 또는 GTO 콘버터가 요구되는 파워에 따라 사용될 수 있다. 콘버터의 가능한 실시예의 한 예로서, 주기적 Der Nahverkehr, 4/1991, AlbaFachverlag Dusserdorf 에 게재된 논문 ''Anriebsstromrichter mit Transistorenfur Niederflur-Stadtbahnwagen [저-플로어 도시 철도 코치용 트랜지스터를 가진 견인 콘버터] 에 주목하기 바란다.
레일 수송에 사용된 종래의 비동기 기계가 견인 모트(M)로서 사용된다.
2개의 구동유닛과 6개의 피동축을 가진 4-섹션 차량이 전기 AC 작동과 디젤 전기식 작동용 조합된 드라이브를 가진 이중-모드 차량의 가능한 실시예의 한예로서 고려된다. 예의 차량은 오버헤드 메인상에서의 AC 작동과 메인-독립 디젤-전기 작용을 위한 이중-모드 차량으로서 설계된다.
제 13 도는 14 도에 측면도를 부분적으로 개략 도시된 이러한 종류의 차량을 위한 구동 유닛을 도시한다. 차량에 2개의 구동 유닛이 도시되었다.
작동 모드 사이의 절환은 한 작동 모드로부터의 분리와 새로운 작동 모드에시의 후속적 재결합에 의해 달성된다.
중간회로는 중간에 방전될 필요가 없고, 이것은 절환 작동을 가속시킨다. 유일한 선결조건은 차량이 두가지 작동 모드 모두를 위해 장착되어야 하고, 두가지 작동모드 모두를 위한 선결조건은 절환 작동 동안에 존재해야 한다는 것이다. 절환 작동은 차량이 정지된 상태에서 발생될 수 있고, 또한, 적절한 조정(coordination)이주어지면 차량이 주행중에도 발생될 수 있다. 그러나, 모든 경우에, 구동과 보기 장치에의 공급은 절환 작동 동안에 스위치 오프되어야만 하고, 그 결과 차량은 절환 작동 동안에 관성에 의한 주행(미끄러짐)을 할 것이다.
본 발명에 따른 원동력 유닛의 더욱 상세한 사항은 종속항들에서 제시된다. 그것들은 특히 구동 유닛(28)의 이로운 사용과 그것의 가능한 다른 실시예에 관한 것이다.

Claims (27)

  1. (정정) 승객을 수용하는 하나 이상의 승객실과, 하나 이상의 단부에 있는 운전실과, 휘일셋트에 의해 형성된 러닝 기어 어셈블리(20)와, 하나 이상의 구동 유닛(28)을 가진 코치 동체(22)에 의해 형성된 하나 이상의 코치 섹션을 가진 승객 수송용 레일-기동 원동력 유닛(10)에 있어서, 상기 레일-기동 원동력 유닛(10)은 코치 동체(22)의 중앙부(12)가 단부에 비해 낮은 저-플로어 차량으로서 설계되고, 상기 레일-기동 원동력 유닛(10)의 하나 이상의 단부는 모터-코치 헤드(14,15)로서 설계되며, 하나 이상의 디젤-기계 드라이브(30) 또는 디젤-전기 드라이브 또는 순수 전기식 드라이브 또는 디젤-전기 드라이브와 순수 전기식 드라이브의 조합에 의해 형성된 멀티-시스템 드라이브 또는 두가지 다른 전기 드라이브 변형의 조합에 의해 형성된 멀티-시스템 드라이브 또는 디젤-전기와 하나이상의 전기 견인 모터를 가지고 있는 두가지 다른 전기 드라이브 변형의 조합에 의해 형성된 멀티-시스템 드라이브가 구동 유닛(28)으로서 옵션적으로 제공되고 러닝-기어 어셈블리의 하나 이상의 축상에서 작용하는 것을 특징으로 하는 레일-기동 원동력 유닛(10).
  2. (정정) 제 1 항에 있어서, 상기 디젤-기계 드라이브(30)는 전달 장치(32)와 상호작용하는 냉각회로를 가진 디젤 엔진에 의해 형성되고, 각각의 경우에 코치 동체(22)의 모터 코치 헤드(14,15) 아래에 배치되는 것을 특징으로 하는 레일-기동 원동력 유닛(10).
  3. (정정) 제 2 항에 있어서, 상기 디젤 엔진은 스퍼(spur) 기어를 거쳐 전달장치(32)에 커플링되고, 추진기 축(34)을 거쳐 관련 러닝-기어 어셈블리와 상호작용하는 것을 특징으로 하는 레일-기동 원동력 유닛(10).
  4. (정정) 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 디젤 엔진(30)과 전달장치(32)는 서로 평행하게, 그리고 인접하게 배치 되어 있는 것을 특징으로 하는 레일-기동 원동력 유닛(10).
  5. (2회 정정) 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 디젤-기계 드라이브(30)에는 비틈 탄성 커플링을 거쳐 디젤 엔진(30)과 상호작용하는 자동 멀티-스피드 전달장치가 제공되는 것을 특징으로 하는 레일-기동 원동력 유닛(10).
  6. (2회 정정) 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 전달장치(32)는 유성 기어로서 설계된 것을 특징으로 하는 레일-기동 원동력 유닛(10).
  7. (2회 정정) 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 전달장치(32)는 시동 콘버터를 가진 것을 특징으로 하는 레일-기동 원동력 유닛(10).
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 시동 콘버터는 유체역학적 콘버터로서 설계된 것을 특징으로 하는 레일 -기동 원동력 유닛(10).
  9. (정정) 제7항에 있어서, 상기 시동 콘버터는 정상상태 작동에서 록크-업(lock-up) 될 수 있는 것을 특징으로 하는 레일-기동 원동력 유닛(10).
  10. (2회 정정) 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 발생되는 제동력을 모든 기어에서 연속적으로 소산시키는 유체역학적 리타더 상기 시동 콘버터와 전달장치 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 레일-기동 원동력 유닛(10).
  11. (2회 정정) 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 디젤 엔진의 냉각회로와 상호작용하는 열교환기는 전달장치와 리타더의 손실된 열을 소산시키기 위해 제공되는 것을 특징으로 하는 레일-기동 원동력 유닛(10).
  12. (정정) 제 2 항에 있어서, 상기 냉각회로에는 구동 유닛을 통해서 주행방향에 대해 힁방향으로 냉각공기를 흡입하는 수압식/유압식 구동팬을 갖는 냉각 시스템이 제공되는 것을 특징으로 하는 레일-기동 원동력 유닛(10).
  13. (2회 정정) 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 디젤 엔진과 전달장치의 기능을 제어하는 자동 기어 변경 유닛이 제공되는 것을 특징으로 하는 레일-기동 원동력 유닛(10).
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 자동 기어 변경 유닛은 진단할 수 있는 것을 특징으로 하는 레일-기동 원동력 유닛(10).
  15. (2회 정정) 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동 유닛중 최소한 한개가 자동 기어 변경 유닛에 의해 예를 들면 운전실로부터 원격 작동될 수 있는 것을 특징으로 하는 레일-기동 원동력 유닛(10).
  16. (정정) 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 견인 및 제동 작동으로부터 발생하는 손실열을 흡수하고 그것을 코치 난방에 사용하는 손실열 열교환기가 제공되는 것을 특징으로 하는 레일-기동 원동력 유닛(10) .
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 손실열 열교환기는 냉각회로와 평행하게 연결되는 것을 특징으로 하는 레일-기동 원동력 유닛(10).
  18. (정정) 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 가열가능한 온수 시스템이 부가로 제공되고 디젤 엔진을 예열하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 레일-기동 원동력 유닛(10).
  19. (2회 정정) 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 이중-축 드라이브를 가진 레일-기동 원동력 유닛(10)으로서, 추진기 축을 거쳐 드라이브 전달장치와 작동가능하게 연결된 축 역전 기어 유닛을 가진 제 2 드라이브 축이 상기 드라이브에 연결된 제 1 드라이브 축에 인접하여 있는 것을 특징으로 하는 레일-기동 원동력 유닛(10).
  20. (정정) 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 러닝-기어 어셈블리는 보기차로서 설계되고, 그들의 피동축은 고정 위치에 배치된 구동 유닛에 추진기 축을 거쳐 연결되는 것을 특징으로 하는 레일-기동 원동력 유닛(10).
  21. (2회 정정)' 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 부분적으로 러닝-기어 어셈블리(20)에 작용하는 하나 이상의 전기 견인 모터(M)에 파워 콘버터(SR)를 거쳐서 공급하는 발전기를 구동하는 디젤 엔진이 드라이브 유닛으로서 디젤-전기 드라이브에 제공되는 것을 특징으로 하는 레일-기동 원동력 유닛(10).
  22. 제 1 항에 있어서, 하나 이상의 전류 콜렉터(SA), 변압기(TR), 콘버터(SR) 및 하나 이상의 러닝-기어 어셈블리(20)에 작용하는 하나 이상의 견인 모터(M)를 가진 AC 공급수단이 상기 구동 유닛(28)으로서 제공되는 것을 특징으로 하는 레일-기동 원동력 유닛(10).
  23. 제 1 항에 있어서, 하나 이상의 전류 콜렉터(SA), 콘버터(SR) 및 하나이상의 러닝-기어 어셈블리(20)에 작용하는 하나 이상의 견인 모터(M)를 가진 DC 공급수단이 상기 구동 유닛(28)으로서 제공되는 것을 특징으로 하는 레일-기동 원동력 유닛(10).
  24. 제 1 항에 있어서, 제 21 항, 제 22 항 및 제 23 항에 기재된 구동 유닛의 조합이 구동 유닛(28)으로서 제공되고, 상기 콘버터(SR)와 견인 모터(M)가 공통으로 사용되는 것을 특징으로 하는 레일-기동 원동력 유닛(10).
  25. (정정) 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 관절형으로 상호 연결된 둘 이상의 코치 동체(22)를 가진 것을 특징으로 하는 레일-기동 원동력 유닛(10).
  26. 제 19 항에 있어서, 상기 각각의 코치 동체(22)는 인접 코치 동체(22)와 대향하는 단부에서 각각의 러닝-기어 어셈블리상에 지지되는 것을 특징으로 하는 레일-기동 원동력 유닛(10) .
  27. (2회 정정) 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 레일-기동 원동력 유닛의 양쪽 단부는 모터-코치 헤드(14,15)로서 설계되고, 따라서 푸시-풀 구동시에 사용되는 것을 허용하는 것을 특징으로 하는 레일-기동 원동력 유닛(10).
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