PL240407B1 - Metropolitan railway system with reduced energy consumption - Google Patents

Metropolitan railway system with reduced energy consumption Download PDF

Info

Publication number
PL240407B1
PL240407B1 PL416611A PL41661116A PL240407B1 PL 240407 B1 PL240407 B1 PL 240407B1 PL 416611 A PL416611 A PL 416611A PL 41661116 A PL41661116 A PL 41661116A PL 240407 B1 PL240407 B1 PL 240407B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
train
track
electricity
rail
metropolitan
Prior art date
Application number
PL416611A
Other languages
Polish (pl)
Other versions
PL416611A1 (en
Inventor
Daisy Antonini
Cyril Andrin
Nicolas Nevot
Original Assignee
Alstom Transp Tech
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alstom Transp Tech filed Critical Alstom Transp Tech
Publication of PL416611A1 publication Critical patent/PL416611A1/en
Publication of PL240407B1 publication Critical patent/PL240407B1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60MPOWER SUPPLY LINES, AND DEVICES ALONG RAILS, FOR ELECTRICALLY- PROPELLED VEHICLES
    • B60M3/00Feeding power to supply lines in contact with collector on vehicles; Arrangements for consuming regenerative power
    • B60M3/06Arrangements for consuming regenerative power
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61CLOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C3/00Electric locomotives or railcars
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61LGUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L1/00Devices along the route controlled by interaction with the vehicle or vehicle train, e.g. pedals
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61LGUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L27/00Central railway traffic control systems; Trackside control; Communication systems specially adapted therefor
    • B61L27/04Automatic systems, e.g. controlled by train; Change-over to manual control

Description

PL 240 407 B1PL 240 407 B1

Opis wynalazkuDescription of the invention

Niniejszy wynalazek dotyczy metropolitalnego systemu kolejowego.The present invention relates to a metropolitan railway system.

Europejski dokument patentowy o nr. EP 1 619 069 A1 ujawnia metropolitalny system kolejowy zawierający element budowlany i torowy, element taboru kolejowego, element zasilania energią oraz element sygnałowy. A dokładniej, dokument ten dotyczy instalacji kolejowej z elementem stanowiącym źródło energii zawierającym szereg odwracalnych podstacji, przy czym każda podstacja zawiera przetwornik podłączony między siecią a sekcją trzeciej szyny elektrycznej biegnącej wzdłuż torów i zdolnej do uruchamiania dla działania albo jako prostownik, do przesyłania energii elektrycznej ze wspomnianej sieci do wspomnianej sekcji trzeciej szyny celem dostarczenia energii elektrycznej do pociągu, podłączonego do wspomnianej sekcji, gdy silniki elektryczne pracują na napęd, albo jako falownik do przesyłania energii elektrycznej ze wspomnianej sekcji do wspomnianej sieci, celem odzyskania energii elektrycznej z pociągu, podłączonego do wspomnianej sekcji, gdy silniki elektryczne pracują przez hamowanie.European Patent Document No. EP 1 619 069 A1 discloses a metropolitan rail system comprising a building and track element, a rolling stock element, an energy supply element and a signal element. More specifically, this document relates to a railway installation with an energy source element comprising a plurality of reversible substations, each substation having a transducer connected between the network and a section of a third electric rail running along the track and capable of being actuated for operation or as a rectifier to transmit electricity from the grid. of said network to said third rail section for supplying electricity to a train connected to said section when the electric motors are in propulsion, or as an inverter for transmitting electricity from said section to said network to recover electricity from a train connected to said sections when the electric motors are operated by braking.

Amerykański dokument patentowy nr US 2004/0015255 A1 ujawnia optymalizację konstrukcji systemu kolejowego przez określenie zbioru powiązanych zmiennych i ograniczeń łączących te zmienne, a następnie przez obliczenie wskaźnika osiągów proponowanego systemu kolejowego w oparciu o rozmaite koszty działania, które zależą od tych zmiennych.US 2004/0015255 A1 discloses the optimization of a rail system design by determining a set of related variables and constraints connecting these variables, and then calculating a proposed rail system's performance index based on various operating costs that depend on these variables.

Niemniej jednak istnieje zapotrzebowanie na system średniej lub wysokiej wydajności o niskim poborze energii, który może być uruchomiony szybko i przy niższych kosztach w silnie zurbanizowanych ośrodkach, takich jak centra miast.Nevertheless, there is a need for a medium to high performance system with low energy consumption that can be up and running quickly and at lower cost in highly urbanized areas such as city centers.

Przykładowo, w zakresie poboru energii, dostawcy takich systemów poszukują jednak oszczędności, skupiając się wyłącznie na zmniejszeniu masy pojazdów szynowych.For example, in terms of energy consumption, suppliers of such systems are looking for savings by focusing solely on reducing the weight of rail vehicles.

Celem niniejszego wynalazku jest zaspokojenie tej potrzeby, szczególnie przez zaproponowanie systemu wynikającego z optymalizacji poboru energii przez wdrożenie podejścia globalnego, w którym każdy element systemu jest dostosowywany nie tyko w oparciu o to, jak może się przyczynić do zmniejszenia poboru energii, ale również w oparciu o wpływ, jaki wywiera na pozostałe elementy systemu i ich udział w zmniejszeniu poboru energii.The object of the present invention is to meet this need, in particular by proposing a system resulting from optimization of energy consumption by implementing a global approach, in which each element of the system is adapted not only according to how it can contribute to the reduction of energy consumption, but also on the basis of the impact it has on the other components of the system and their contribution to reducing energy consumption.

W związku z powyższym, wynalazek dotyczy metropolitalnego systemu kolejowego obejmującego: element budowlany i torowy zawierający tor kolejowy oraz tory składające się z dwóch rzędów szyn, element taboru kolejowego zawierający pociąg na kołach metalowych z rozłożonym napędem w każdym z wózków wagonu tworzącego pociąg, element zasilania elektrycznego zawierający szereg podstacji odwracalnych, przy czym każda podstacja odwracalna zawiera przetwornik podłączony między siecią i sekcją trzeciej szyny elektrycznej biegnącej wzdłuż toru i zdolny do uruchomienia dla działania jako prostownik, dla przesyłania energii elektrycznej ze wspomnianej sieci w kierunku wspomnianej sekcji trzeciej szyny w celu dostarczenia energii elektrycznej do pociągu podłączonego do wspomnianej sekcji, gdy silniki elektryczne wspomnianego pociągu pracują na napęd, albo jako falownik, dla przesyłania energii elektrycznej ze wspomnianej sekcji trzeciej szyny w kierunku wspomnianej sieci dla odzyskania energii elektrycznej od pociągu podłączonego do wspomnianej sekcji, gdy silniki elektryczne wspomnianego pociągu pracują przez hamowanie. Metropolitalny system kolejowy charakteryzuje się tym, że tor kolejowy elementu budowlanego i torowego (2) ma nachylenie w zakresie od -6% do 6% oraz ma na stacji część podniesioną w stosunku do średniego profilu toru przed i za wspomnianą stacją.Accordingly, the invention relates to a metropolitan railway system comprising: a building and track element including a railroad track and tracks consisting of two rows of rails, a rolling stock element including a metal-wheeled train with distributed drive in each of the car bogies forming the train, an electric power supply element comprising a plurality of reversible substations, each reversible substation comprising a converter connected between the network and a third electric bus section running along the track and operable to act as a rectifier for transmitting electricity from said network towards said third bus section to provide electricity. to a train connected to said section, while the electric motors of said train are operated in propulsion, or as an inverter, for transmitting electricity from said third rail section towards said network for recovering electricity from a train connected to said section, where the electric motors of said train are operated by braking. A metropolitan railway system is characterized by the fact that the rail track of the building and track element (2) has a slope ranging from -6% to 6% and has an elevated part at the station in relation to the average track profile upstream and downstream of said station.

Korzystnie tor kolejowy elementu budowlanego i torowego ma promień krzywizny, który może się zmniejszać do 45 metrów.Preferably, the track of the building and track element has a radius of curvature which may taper to 45 meters.

Korzystnie element budowlany i torowy zawiera nadziemne sekcje torowe składające się z wiaduktów, przy czym każdy wiadukt zawiera poziomą płytę jezdną podpartą pionowymi słupami wykonanymi z elementarnych części, gdzie elementarne części stanowią obrabiane mechanicznie części betonowe.Preferably, the building and track element comprises aboveground track sections consisting of viaducts, each viaduct having a horizontal road plate supported by vertical pillars made of elementary parts, the elementary parts being machined concrete parts.

Korzystnie każdy wagon elementu taboru kolejowego ma, po załadowaniu, masę mniejszą niż 14,5 tony na wózek, bardziej korzystnie równą około 13 ton na wózek.Preferably, each wagon of a rolling stock item has, when loaded, a mass of less than 14.5 tonnes per bogie, more preferably equal to approximately 13 tonnes per bogie.

Korzystnie każdy wagon elementu taboru kolejowego zawiera nadwozie połączone z każdym wózkiem za pomocą bieżni łożyska kulkowego.Preferably, each car of a rolling stock component comprises a body connected to each bogie by means of a ball bearing race.

Korzystnie wagony elementu taboru kolejowego są standardowe.Preferably the carriages of the rolling stock component are standard.

Korzystnie każdy wagon elementu taboru kolejowego ma długość 18 metrów, dwa wózki oddzielone od siebie o 8 metrów i odpowiednio wyposażone w dwa silniki elektryczne.Preferably, each car of the rolling stock component is 18 meters long, two bogies separated by 8 meters and suitably equipped with two electric motors.

PL 240 407 B1PL 240 407 B1

Korzystnie każda podstacja odwracalna elementu zasilania elektrycznego podłączona jest między sekcją trzeciej szyny a siecią, która stanowi własną sieć pośrednią, oraz wtórne wyposażenie wspomnianego systemu jest podłączone do wspomnianej własnej sieci pośredniej.Preferably, each reversible substation of the power supply element is connected between the third bus section and a network that constitutes its own intermediate network, and the secondary equipment of said system is connected to said own intermediate network.

Korzystnie element sygnałowy zawiera system automatycznego sterowania dla pociągów, oraz pociągi są bezobsługowe.Preferably, the signal element comprises an automatic control system for the trains, and the trains are unmanned.

Korzystnie wagony elementu taboru kolejowego używane są do przewozu pasażerów i/albo towarów.Preferably the carriages of a rolling stock component are used for the transport of passengers and / or goods.

W postaciach wykonania, wynalazek dotyczy metropolitalnego systemu kolejowego zawierającego element budowlany i torowy, element taboru kolejowego, element zasilania energią elektryczną i element sygnałowy, charakteryzujące się tym, że: element budowlany i torowy zawiera tory kolejowe o nachyleniu od -6% do 6% i tory składające się z dwóch rzędów szyn; element taboru kolejowego zawiera pociągi poruszające się po szynach i ze środkami napędowymi rozmieszczonymi w każdym z wózków wagonów tworzących pociąg; element zasilania zawiera szereg odwracalnych podstacji, każda podstacja zawiera przetwornik podłączony między siecią a sekcją trzeciej szyny elektrycznej biegnącej wzdłuż torów i zdolnej do uruchamiania dla działania jako prostownik, do przesyłania energii elektrycznej ze wspomnianej sieci do sekcji trzeciej szyny, celem dostarczenia energii elektrycznej do pociągu, podłączonego do wspomnianej sekcji, którego silniki pracują na napęd, albo jako falownik, do przesyłania energii elektrycznej ze wspomnianej sekcji do sieci, celem odzyskania energii elektrycznej z pociągu, podłączonego do wspomnianej sekcji, którego silniki pracują przez hamowanie.In embodiments, the invention relates to a metropolitan railway system comprising a building and track element, a rolling stock element, an electric power supply element and a signal element, characterized in that: the building and track element comprises a railroad with a gradient of from -6% to 6% and tracks consisting of two rows of rails; the rolling stock component comprises trains running on rails and with the propulsion means arranged in each of the carriages of the carriages forming the train; the power element comprises a series of reversible substations, each substation includes a transducer connected between the network and a section of a third electric bus running along the tracks and capable of being actuated to act as a rectifier to transmit electricity from said network to the third bus section to provide electricity to the train, connected to said section, the motors of which are driven, or as an inverter, for transmitting electric energy from said section to the grid to recover electric energy from a train connected to said section, the motors of which are operated by braking.

System według postaci wykonania może obejmować jedną lub więcej spośród następujących funkcji:The system according to an embodiment may include one or more of the following functions:

- tor kolejowy elementu budowlanego i torowego, którego promień krzywizny może zmniejszać się do 45 metrów;- railroad track of the building and track element, the radius of curvature of which may be reduced to 45 meters;

- tor kolejowy elementu budowlanego i torowego mający na stacji, część podniesioną w górę i w dół od wspomnianej stacji w stosunku do średniego profilu toru;- a railway building and track element track having at the station a part raised upwards and downwards from said station with respect to an average track profile;

- każdy wagon elementu taboru kolejowego ma, po załadowaniu, masę mniejszą niż 14,5 tony na wózek, korzystnie równą około 13 ton na wózek;- each wagon of a rolling stock component has, when loaded, a mass of less than 14.5 tonnes per bogie, preferably equal to approximately 13 tonnes per bogie;

- każdy wagon elementu taboru kolejowego zawiera nadwozie połączone z każdym wózkiem za pomocą bieżni łożyska kulkowego;- each wagon of a rolling stock component comprises a body connected to each bogie by means of a ball bearing race;

- wagony elementu taboru kolejowego są standardowe;- the wagons of the rolling stock component are standard;

- każdy wagon elementu taboru kolejowego ma długość 18 metrów, dwa wózki oddalone od siebie na odległość 8 metrów i odpowiednio wyposażone w dwa silniki elektryczne;- each wagon of a rolling stock component is 18 meters long, two bogies are 8 meters apart and suitably equipped with two electric motors;

- każda odwracalna podstacja elementu zasilania elektrycznego podłączona jest między sekcją trzeciej szyny i siecią, która jest własną siecią pośrednią, wtórne wyposażenie wspomnianego systemu jest podłączone do własnej sieci pośredniej;- each reversible substation of the power supply element is connected between the third bus section and the network, which is its own intermediate network, the secondary equipment of said system is connected to its own intermediate network;

- element sygnałowy zawiera system sterowania automatycznego dla pociągów, które to pociągi są bezobsługowe;the signal element comprises an automatic control system for the trains, which trains are unmanned;

- wagony elementu taboru kolejowego służą do przewożenia pasażerów i/lub towarów.- the wagons of a rolling stock component are used to carry passengers and / or goods.

Wynalazek i jego zalety zostaną lepiej zrozumiane po przeczytaniu poniższego opisu, stanowiącego wyłącznie przykład i sporządzonego w odniesieniu do załączonej figury rysunku, przy czym na tej figurze przedstawiono ogólną schematyczną ilustrację metropolitalnego systemu kolejowego według wynalazku.The invention and its advantages will be better understood on reading the following description, which is purely by way of example and made with reference to the accompanying drawing, which figure shows a general schematic illustration of the metropolitan railway system according to the invention.

Kolej metropolitalna 1 zawiera element budowlany i torowy 2, element taboru kolejowego 3, element zasilania elektrycznego 4 oraz element sygnałowy 5.The metropolitan railway 1 comprises a building and track element 2, a rolling stock element 3, an electric power element 4 and a signal element 5.

System 1 jest najpierw optymalizowany jako całość, celem zmniejszenia zużycia energii elektrycznej o około 20% w stosunku do istniejącego zużycia. System 1 jest następnie optymalizowany jako całość, aby możliwe było jego szybkie uruchomienie w centrum miasta, w okresie jedynie trzech lub czterech lat. System 1 jest ostatecznie optymalizowany jako całość, celem uzyskania niskich kosztów produkcji i konserwacji.System 1 is first optimized as a whole to reduce electricity consumption by approximately 20% compared to the existing consumption. System 1 is then optimized as a whole so that it can be quickly deployed in the city center over a period of only three or four years. System 1 is ultimately optimized as a whole for low production and maintenance costs.

Zatem element budowlany i torowy 2, zawiera przede wszystkim nadziemne sekcje torowe. Te nadziemne sekcje torowe składają się z wiaduktów, przy czym każdy wiadukt zawiera poziomą płytę jezdną podpartą pionowymi słupami.Thus, the building and track element 2 primarily comprises above-ground track sections. These overground track sections consist of viaducts, with each viaduct having a horizontal road plate supported by vertical pillars.

Korzystnie, elementarnymi częściami do wytwarzania płyt transportowych i słupów są części betonowe, korzystnie obrabiane mechanicznie, o ograniczonej liczbie kształtów, celem zwiększenia standaryzacji i zmniejszenia kosztów.Preferably, the elementary parts for manufacturing the transfer plates and posts are concrete parts, preferably machined, with a limited number of shapes to increase standardization and reduce costs.

PL 240 407 B1PL 240 407 B1

Taki zasadniczo nadziemny element 2 jest szczególnie istotny w centrach miast, ponieważ w czasie prac nad zbudowaniem systemu 1, drogi publiczne blokowane są jedynie na czas potrzebny do zamontowania słupów i wytworzenia płyty jezdnej. Wszystkie pozostałe etapy wytwarzania systemu 1 są wykonywane zasadniczo poza drogami publicznymi.This essentially above-ground element 2 is particularly important in city centers, since during the construction of system 1, public roads are blocked only for the time needed to install the poles and produce the road plate. All other steps in the manufacture of system 1 are performed essentially off-highway.

Tor kolejowy składający się z dwóch rzędów szyn, wytwarzany jest przez implementację urządzenia opracowanego przez zgłaszającego i opisanego w dokumencie EP 1 178 153 A1, które umożliwia automatyczne, szybkie i dokładne zainstalowanie elementów wsporczych szyn na betonowym fartuchu wylanym na płycie jezdnej wiaduktu.A railway track consisting of two rows of rails is produced by implementing a device developed by the applicant and described in EP 1 178 153 A1, which enables automatic, quick and accurate installation of the rail support elements on a concrete skirt poured on the overpass running plate.

Tor kolejowy może mieć mały promień krzywizny, dochodzący do 45 metrów (w stosunku do minimalnego promienia zakrzywienia około 100 metrów w aktualnie stosowanych systemach). Taki mały promień krzywizny umożliwia zmniejszenie wymiarów sieci kolejowej. Jest to szczególnie przydatne, kiedy tor szynowy musi powstać w sercu wysoce zurbanizowanego ośrodka.A railroad track can have a small radius of curvature of up to 45 meters (compared to the minimum radius of curvature of around 100 meters in current systems). This small radius of curvature makes it possible to reduce the dimensions of the railway network. This is especially useful when a rail track needs to be built in the heart of a highly urbanized center.

Tor kolejowy ma nachylenie od -6% do +6%, co jest znaczącym przedziałem w przypadku metropolitalnych systemów kolejowych. Generalnie, zakres ten wynosi od -4% do +4%. Tak duże nachylenia umożliwiają zmniejszenie wymiarów sieci, dzięki możliwości szybkiego przemieszczenia z jednej wysokości na drugą. Jest to szczególnie korzystne, jeżeli obejmuje sekcje łączące torów podziemnych lub co najmniej poziomów torów na drodze publicznej (przykładowo istniejących sekcji torów) z sekcjami nadziemnymi. Ogólnie, zapewnia to większą elastyczność w możliwych projektach linii.The rail track has a gradient of -6% to + 6%, which is a significant range for metropolitan rail systems. Generally, the range is -4% to + 4%. Such large slopes make it possible to reduce the dimensions of the network, thanks to the possibility of quick displacement from one height to another. This is particularly advantageous if it includes sections connecting underground tracks or at least track levels on a public road (for example existing track sections) with aboveground sections. Overall, this provides more flexibility in possible line designs.

Korzystnie, część toru kolejowego na peronach stacji, gdzie zatrzymują się pociągi, jest podniesiona w górę i w dół od stacji, w stosunku do średniego poziomu toru, tak że tor ma nachylenie w górę przy przyjeździe na stację i nachylenie w dół, przy odjeździe ze stacji. Tym samym, kiedy pociąg wjeżdża na stację, jest on naturalnie spowalniany przez nachylenie do góry, a kiedy opuszcza stację jest przyspieszany przez nachylenie w dół. Taka konfiguracja toru bierze udział w zmniejszeniu poboru energii elektrycznej przez pociągi jeżdżące linią.Preferably, the part of the track on the station platforms where the trains stop is elevated up and down from the station, relative to the average track level, such that the track has an upward slope when arriving at the station and a downward slope when leaving the station. . Thus, when the train enters the station it is naturally slowed down by the upward slope, and when it leaves the station it is accelerated by the downward slope. This track configuration contributes to the reduction of electricity consumption by trains running along the line.

Element zasilania elektrycznego 4 zawiera szereg podstacji odwracalnych. W dokumencie EP 1 985 492 A1 ujawniono taki element zasilania elektrycznego w oparciu o podstacje odwracalne. Bardziej szczegółowo, każda podstacja odwracalna zawiera przetwornik zdolny do uruchomienia dla działania:The power supply element 4 includes a plurality of reversible substations. EP 1 985 492 A1 discloses such an electric power supply element based on reversible substations. More specifically, each reversible substation includes a transducer capable of actuating for operation:

- albo jako prostownik, do przesyłania energii elektrycznej z sieci do linii, celem dostarczenia energii elektrycznej do pociągu, którego silniki pracują na napęd;- or as a rectifier, to transfer electricity from the grid to the line to supply electricity to the powered train;

- albo jako falownik, do przesyłania energii elektrycznej z linii do sieci, celem odzyskania energii elektrycznej z pociągu, którego silniki pracują przez hamowanie.- or as an inverter, to transmit electricity from the line to the grid to recover electricity from a train whose motors are operated by braking.

W niniejszym systemie 1 linia, do której elektrycznie podłączone są pociągi jest trzecią szyną biegnącą wzdłuż szyn torów kolejowych. Wybrano takie rozwiązanie, ponieważ system 1 jest odseparowany od dróg publicznych i ludzi. Dlatego też nie ma zagrożenia wynikającego z zastosowania szyny zasilającej podłączonej do prądu stałego o napięciu 750 V, celem zasilania silników elektrycznych pociągów działających na napęd. Alternatywnie linia jest zawieszona na jednej lub większej liczbie części toru kolejowego.In the present system 1 the line to which the trains are electrically connected is the third rail along the rails of the railway track. This solution was chosen because system 1 is separated from public roads and people. Therefore, there is no risk inherent in the use of a 750 V DC power bus to power the electric motors of the trains which are powered by the drive. Alternatively, the line is suspended from one or more parts of the railway track.

W niniejszym systemie sieć, do której podłączone są poszczególne podstacje nie jest bezpośrednio siecią dostawcy energii elektrycznej, ale jest własną siecią pośrednią, do której podłączone są również różne elementy wyposażenia dodatkowego, takie jak wyposażenie wentylacyjne sekcji torów w tunelach, wyposażenie wyświetlające na stacjach, itp. Taka konfiguracja umożliwia ponowne użycie energii odzyskanej w czasie hamowania do zasilania wszystkich urządzeń pomocniczych podłączonych do tej sieci pośredniej, zmniejszając w ten sposób zużycie energii.In this system, the network to which the individual substations are connected is not directly that of the electricity supplier but is its own intermediate network to which also various accessories are connected, such as ventilation equipment for track sections in tunnels, display equipment in stations, etc. This configuration allows the energy recovered during braking to be reused to supply all auxiliaries connected to this intermediate network, thus reducing energy consumption.

Kolejną korzyścią z zastosowania podstacji odwracalnych jest możliwość wyeliminowania pokładowych reostatów hamowania w pociągach, przeznaczonych do rozpraszania energii elektrycznej generowanej przez silniki elektryczne pracujące przez hamowanie.Another advantage of using reversible substations is the possibility of eliminating on-board braking rheostats in trains, designed to dissipate electricity generated by electric motors operating by braking.

W konsekwencji, pociąg nie rozprasza więcej swojej energii hamowania do otaczającego powietrza w formie ciepła. Jeżeli linia zawiera sekcje w tunelach, temperatura powietrza w tych tunelach pozostaje niska i nie ma potrzeby montowania dodatkowego wyposażenia wentylacyjnego tuneli. Ponieważ pociągi jeżdżą w tunelach, gdzie powietrze pozostaje relatywnie chłodne, nie ma dalej potrzeby zapewniania dodatkowego wyposażenia wentylacyjnego na ich pokładzie w celu chłodzenia powietrza wewnątrz wagonów. Wszystko to jest źródłem oszczędności energii.Consequently, the train does not dissipate any more of its braking energy into the surrounding air as heat. If the line includes sections in tunnels, the air temperature in these tunnels remains low and no additional tunnel ventilation equipment is needed. As the trains run in tunnels where the air remains relatively cool, there is no further need to provide additional ventilation equipment on board to cool the air inside the carriages. All this is a source of energy savings.

Element taboru kolejowego 3 zawiera pociągi składające się z od dwóch do pięciu wagonów. Każdy wagon korzystnie ma szerokość 2,7 metra i długość 18,0 metrów (między sprzęgami).The rolling stock component 3 comprises trains of two to five carriages. Each car is preferably 2.7 meters wide and 18.0 meters long (between the couplings).

PL 240 407 B1PL 240 407 B1

Zawiera on dwa wózki, korzystnie oddalone od siebie na odległość 8 metrów, każdy wózek ma dwie osie. Korzystnie, każda oś jest napędzana z wykorzystaniem asynchronicznego silnika elektrycznego.It comprises two carriages, preferably 8 meters apart, each car having two axles. Preferably, each axle is driven by an asynchronous electric motor.

Toczenie się każdego wózka jest toczeniem metalowym (koło/szyna).The rolling of each bogie is a metal rolling (wheel / rail).

Tym samym, pociąg elementu taboru kolejowego 3 ma środki napędowe umieszczone w każdym wózku. Jest on w 100% napędzany.Thus, the rolling stock component train 3 has drive means arranged in each bogie. It is 100% driven.

Jest to możliwe, ponieważ jak wskazano powyżej, dla potrzeb funkcji hamowania elektrycznego wagony nie posiadają reostatu hamowania, energia elektryczna generowana przez silniki jest odzyskiwana albo przez inny pociąg, którego silniki pracują na napęd lub przez podstacje odwracalne pracujące na odzysk energii. Dlatego umożliwia to zwolnienie znaczącej ilości przestrzeni poniżej nadwozia wagonów, między dwoma wózkami. Zwykle, reostat hamowania zajmuje większość szerokości nadwozia i ma długość około 1,2 metra. Ta przestrzeń zwolniona pod nadwoziem jest wykorzystywana do napędzania każdego z wózków i mieści, między wózkami, wyposażenie związane z silnikiem elektrycznym, takie jak skrzynie trakcyjne, przetworniki, itp.This is possible because, as indicated above, the wagons do not have a braking rheostat for the purposes of the electric braking function, the electric energy generated by the motors is recovered either by another train whose motors are powered by propulsion or by reversible substations working for energy recovery. Therefore, it allows a significant amount of space to be freed up below the car body, between the two bogies. Typically, the braking rheostat covers most of the width of the body and is about 1.2 meters long. This clearance under the bodywork is used to propel each of the bogies and accommodates, between the bogies, equipment related to the electric motor such as traction boxes, converters, etc.

Rozłożenie środków napędowych wzdłuż całego pociągu prowadzi do uzyskania pociągu mającego znacznie lepsze osiągi przyspieszania i hamowania, które bezpośrednio wpływają na elastyczność jazdy pociągu i w konsekwencji jego zdolność do napędzania przez element sygnałowy 5, możliwie jak najbliżej optymalnego profilu prędkości określonego dla każdej sekcji toru.The distribution of the propulsion means along the entire train leads to a train having much better acceleration and braking performance which directly affects the running flexibility of the train and consequently its ability to be driven by the signal element 5 as close as possible to the optimal speed profile defined for each track section.

Wdrożenie w 100% napędzanych pociągów umożliwia pokonywanie nachyleń od -6% do +6% z toczeniem metalowym (kontakt koło/szyna). Należy zauważyć, że w przypadku wysokich nachyleń, normalnie powinny być używane koła z oponami. Jednak rozwiązanie takie daje znacznie większe straty przez tarcie niż koło metalowe w kontakcie z szyną. Tym samym toczenie metalowe odgrywa znaczącą rolę w zmniejszaniu zużycia energii w niniejszym systemie.The implementation of 100% powered trains makes it possible to overcome slopes from -6% to + 6% with metal rolling (wheel / rail contact). Note that for steep gradients, wheels with tires should normally be used. However, such a solution gives much greater frictional losses than a metal wheel in contact with the rail. Thus, metal turning plays a significant role in reducing the energy consumption of this system.

Należy zauważyć, że element taboru kolejowego 3 zawierający w 100% napędzane wagony ma wyższy koszt produkcji. Jednak, koszt ten zostanie szybko zrekompensowany przez korzyści z obsługi całego systemu.It should be noted that the rolling stock element 3 having 100% powered wagons has a higher production cost. However, this cost will be quickly offset by the benefits of operating the entire system.

Korzystnie, nadwozia wagonów elementu taboru kolejowego 3 są lekkie, o masie na wózek poniżej 14,5 tony, korzystnie równej 13,0 ton na wózek, kiedy wagon jest załadowany (około 6 osób ważących 70 kg na metr kwadratowy). Przykładowo, nadwozia wykonane są z aluminium. Masa na wózek jest zoptymalizowana tak, że wymaga on mniejszej energii trakcyjnej. Element zasilania elektrycznego ma odpowiednio dostosowane wymiary.Preferably, the car bodies of the carriages of the rolling stock component 3 are light, with a weight per bogie of less than 14.5 tonnes, preferably equal to 13.0 tonnes per bogie, when the car is loaded (approximately 6 people weighing 70 kg per square meter). For example, the bodies are made of aluminum. The weight on the trolley is optimized so that it requires less traction energy. The electrical supply element is dimensioned accordingly.

By nadwozie mogło jeździć po torach o małym promieniu krzywizny, połączone jest z każdym wózkiem za pomocą połączenia wypukłego, korzystnie bieżni łożyska kulkowego. Taki rodzaj połączenia umożliwia znaczący kątowy ruch między osią wózka a osią nadwozia, niezbędny do pokonywania zakrętów.In order for the body to run on tracks with a small radius of curvature, it is connected to each bogie by a convex connection, preferably a ball bearing race. This type of connection allows for a significant angular movement between the axis of the bogie and the axis of the body, which is necessary for cornering.

W niniejszym metropolitalnym systemie kolejowym, 99% nominalnej mocy hamowania pociągu zapewniają silniki elektryczne. Pozostały procent realizowany jest za pomocą pneumatycznego urządzenia hamulcowego, będącego na wyposażaniu każdego wagonu. W normalnych warunkach pracy, pneumatyczne urządzenie hamulcowe wykorzystywane jest do unieruchomienia na stacjach, kiedy pociąg porusza się wolniej niż 3 km/h. W pogorszonych warunkach pracy, pneumatyczne urządzenie hamulcowe wagonu ma wymiary takie, aby wykonać hamowanie zamiast silników elektrycznych wagonu, przez czas odpowiadający jednej dobie użytkowania pociągu, tak aby na działanie tego ostatniego nie miały wpływu usterki silnika elektrycznego lub silnika trakcyjnego. Urządzenie hamulcowe może również w razie potrzeby wykonywać hamowanie awaryjne. Należy zauważyć, że pneumatyczne urządzenie hamulcowe jest łatwe w utrzymaniu, ponieważ normalnie jest mało używane.In this metropolitan railway system, 99% of the nominal braking power of a train is provided by electric motors. The remaining percentage is realized by the pneumatic braking device that is equipped with each car. Under normal operating conditions, the pneumatic braking device is used to immobilize stations in stations when the train is running slower than 3 km / h. Under degraded operating conditions, the air braking device of the wagon shall be dimensioned to perform braking, instead of the electric motors of the wagon, for a period corresponding to one day of train use, so that the operation of the latter is not affected by faults in the electric motor or the traction motor. The braking device can also perform emergency braking if necessary. It should be noted that the air brake device is easy to maintain as it is normally hardly used.

Korzystnie, wagony są wagonami standardowymi, tj. są jednakowe, tak aby zminimalizować koszty rozwojowe i produkcyjne. Jeden z nich jest wagonem końcowym ze strefą kabiny bezobsługowej, a inny wagonem pośrednim zaprojektowanym do umieszczenia między dwoma wagonami. W wyniku tego zestawienie pociągu jest szczególnie proste, ponieważ obejmuje sprzęgnięcie ze sobą wagonów końcowych i od zera do trzech wagonów pośrednich.Preferably, the wagons are standard wagons, i.e. they are identical so as to minimize development and production costs. One of them is an end wagon with a unmanned cabin zone and the other is an intermediate wagon designed to be placed between two wagons. As a result, the formation of the train is particularly simple as it involves the coupling of end carriages and zero to three intermediate carriages together.

Liczba wagonów tworzących pociąg zależy od wydajności, jaką chce uzyskać operator linii. Wydajność linii zależy również od odstępu czasowego między dwoma kolejnymi pociągami. Tradycyjnie, odstęp ten wynosi 90 sekund w godzinach szczytu. W obecnym systemie kolei metropolitalnej, odstęp ten może również zostać zmniejszony przez wdrożenie odpowiedniego elementu sygnałowego 5, który zostanie opisany poniżej. Niniejszy system 1, zaprojektowany dla centrum miasta, umożliwia transport od 10 000 do 45 000 pasażerów na godzinę.The number of wagons that make up the train depends on the efficiency that the line operator wants to achieve. Line performance also depends on the time interval between two consecutive trains. Traditionally, the interval is 90 seconds during peak hours. In the present metropolitan rail system, this interval can also be reduced by implementing a corresponding signal element 5, which will be described below. This system 1, designed for the city center, enables the transportation of 10,000 to 45,000 passengers per hour.

Claims (3)

PL 240 407 B1PL 240 407 B1 Element sygnałowy 5 zawiera automatyczny system sterowania pociągami typu ATO (ang. Automatic Train Operation), połączony z systemem typu ATC/ATP (ang. Automatic Train Control i Automatic Train Protection). Obejmuje to przykładowo system typu opartego o komunikację między [urządzeniem] na pokładzie pociągu a podstawą, zwany CBTC (ang. Communication Based Train Control). Korzystnie, jest to system CBTC podobny do poziomu 3 European Train Control System (Europejskiego Systemu Sterowania Pociągiem).The signal element 5 comprises an ATO (Automatic Train Operation) type automatic train control system linked to an ATC / ATP (Automatic Train Control and Automatic Train Protection) type system. This includes, for example, a system of the type based on communication between [the device] on board the train and the base, called CBTC (Communication Based Train Control). Preferably, it is a CBTC system similar to level 3 of the European Train Control System. Z takim automatycznym systemem sterowania, pociąg nie potrzebuje maszynisty. Bezobsługowy system kolei metropolitalnej jest sam w sobie systemem, który umożliwia minimalizację kosztów energii.With such an automatic control system, the train does not need a driver. The maintenance-free metropolitan rail system is itself a system that allows energy costs to be minimized. Co więcej, pociąg może być sterowany tak, aby natychmiastowo osiągać w każdym punkcie toru prędkość możliwie najbliższą optymalnemu profilowi.Moreover, the train can be steered so as to immediately reach the speed closest to the optimal profile at any point on the track. Optymalny profil prędkości jest określany z uwzględnieniem osiągów przyspieszania i hamowania pociągu, które są szczególnie wysokie ze względu na rozłożony i 100% napęd.The optimal speed profile is determined taking into account the acceleration and braking performance of the train, which is particularly high due to the distributed and 100% propulsion. Co więcej, przez zastosowanie takiego elementu sygnałowego, można zoptymalizować ruch pociągów, zwłaszcza przez jazdę jednego pociągu po drugim w taki sposób, że kiedy jeden pociąg hamuje i dostarcza energię elektryczną, poprzedzający go lub następny pociąg pracuje z napędem, który zużywa tę energię.Moreover, by using such a signal element, the movement of the trains can be optimized, especially by running one train after the other, such that when one train brakes and supplies electricity, the preceding or the following train runs with a drive that consumes this energy. Na koniec, element sygnałowy typu ETCS poziom 3 umożliwia rezygnację z dużej ilości wyposażenia dodatkowego wzdłuż toru.Finally, the ETCS Level 3 signaling element makes it possible to dispense with a large amount of additional equipment along the track. Wdrożenie systemu kolei metropolitalnej, z jej różnymi elementami zoptymalizowanymi w stosunku do i w oparciu jeden o drugi, umożliwia zmniejszenie poboru energii o 20% w stosunku do aktualnie stosowanych systemów metra.The implementation of the metropolitan rail system, with its various elements optimized in relation to and based on one another, enables the reduction of energy consumption by 20% compared to the currently used metro systems. Zastosowanie niniejszego systemu kolei metropolitalnej może być również opłacalne przez użycie go nie tylko do transportu pasażerów, ale także do transportu ładunków. Przykładowo, kiedy w ciągu dnia wagony pociągu są głównie wykorzystywane do transportu pasażerów, to w nocy wagony są wykorzystywane głównie do transportu towarów.The application of this metropolitan rail system can also be profitable by using it not only for passenger transport but also for freight transport. For example, when during the day the carriages of a train are mainly used for transporting passengers, at night the carriages are mainly used for transporting goods. Zastrzeżenia patentowePatent claims 1. Metropolitalny system kolejowy (1) obejmujący:1. Metropolitan railway system (1) comprising: element budowlany i torowy (2) zawierający tor kolejowy oraz tory składające się z dwóch rzędów szyn, element taboru kolejowego (3) zawierający pociąg na kolach metalowych z rozłożonym napędem w każdym z wózków wagonu tworzącego pociąg, element zasilania elektrycznego (4) zawierający szereg podstacji odwracalnych, przy czym każda podstacja odwracalna zawiera przetwornik podłączony między siecią i sekcją trzeciej szyny elektrycznej biegnącej wzdłuż toru i zdolny do uruchomienia dla działania jako prostownik, dla przesyłania energii elektrycznej ze wspomnianej sieci w kierunku wspomnianej sekcji trzeciej szyny w celu dostarczenia energii elektrycznej do pociągu podłączonego do wspomnianej sekcji, gdy silniki elektryczne wspomnianego pociągu pracują na napęd, albo jako falownik, dla przesyłania energii elektrycznej ze wspomnianej sekcji trzeciej szyny w kierunku wspomnianej sieci dla odzyskania energii elektrycznej od pociągu podłączonego do wspomnianej sekcji, gdy silniki elektryczne wspomnianego pociągu pracują przez hamowanie, znamienny tym, że tor kolejowy elementu budowlanego i torowego (2) ma nachylenie w zakresie od -6% do 6% oraz ma na stacji część podniesioną w stosunku do średniego profilu toru przed i za wspomnianą stacją.a building and track element (2) containing a railway track and tracks consisting of two rows of rails, a rolling stock element (3) containing a metal wheeled train with the drive in each bogie forming the train, an electric power supply element (4) containing a number of substations reversible, each reversible substation comprising a transducer connected between the network and a third electric bus section running along the track and operable to act as a rectifier for transmitting electricity from said network towards said third bus section to provide electricity to the connected train to said section when the electric motors of said train are operated in propulsion, or as an inverter, to transmit electricity from said third rail section towards said network for recovering electricity from a train connected to said section when the electric motors of the train in question are operated by braking, characterized in that the rail track of the building and track element (2) has a slope ranging from -6% to 6% and has an elevated part at the station in relation to the average track profile upstream and downstream of said station. 2. System według zastrz. 1, znamienny tym, że tor kolejowy elementu budowlanego i torowego (2) ma promień krzywizny, który może się zmniejszać do 45 metrów.2. The system according to p. A device as claimed in claim 1, characterized in that the railway track of the building and track element (2) has a radius of curvature which can be reduced to 45 meters. 3. System według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że element budowlany i torowy (2) zawiera nadziemne sekcje torowe składające się z wiaduktów, przy czym każdy wiadukt zawiera poziomą płytę jezdną podpartą pionowymi słupami wykonanymi z elementarnych części, gdzie elementarne części stanowią obrabiane mechanicznie części betonowe.3. The system according to p. A road according to claim 1 or 2, characterized in that the building and track element (2) comprises above-ground track sections consisting of viaducts, each viaduct comprising a horizontal road plate supported by vertical pillars made of elementary parts, where the elementary parts are machined concrete parts.
PL416611A 2015-03-25 2016-03-23 Metropolitan railway system with reduced energy consumption PL240407B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1552515A FR3034068B1 (en) 2015-03-25 2015-03-25 METROPOLITAN RAIL SYSTEM
FR1552515 2015-03-25

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL416611A1 PL416611A1 (en) 2016-09-26
PL240407B1 true PL240407B1 (en) 2022-03-28

Family

ID=53366079

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL416611A PL240407B1 (en) 2015-03-25 2016-03-23 Metropolitan railway system with reduced energy consumption

Country Status (4)

Country Link
BR (1) BR102016006608B1 (en)
FR (1) FR3034068B1 (en)
PL (1) PL240407B1 (en)
TW (1) TWI725961B (en)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040015255A1 (en) * 2002-01-16 2004-01-22 Ballard Power Systems Corporation Process for the optimization of the design of an electric power train
FR2873332B1 (en) * 2004-07-21 2006-11-03 Alstom Transport Sa SYSTEM AND SUBSTATION FOR POWER SUPPLYING A TRACTION NETWORK
FR2915435B1 (en) * 2007-04-25 2009-08-07 Alstom Transport Sa SYSTEM, SUBSTATION AND METHOD FOR RECOVERING THE BRAKING ENERGY OF RAILWAY VEHICLES, RAILWAY VEHICLES FOR THIS SYSTEM.
FR2918004B1 (en) * 2007-06-29 2009-09-11 Alstom Transport Sa POWER SUPPLY SYSTEM FOR A RAILWAY VEHICLE
CN201923129U (en) * 2011-01-18 2011-08-10 王超 Wireless elevated light-rail rapid bus system
CN202935372U (en) * 2012-10-24 2013-05-15 南京工业大学 Urban rail train station auxiliary system based on brake kinetic energy recycling
FR3000443B1 (en) * 2012-12-27 2015-02-13 Alstom Transport Sa METHOD FOR OPTIMIZING THE OPERATION OF A REVERSIBLE TRACTION SUBSTATION AND ASSOCIATED DEVICES

Also Published As

Publication number Publication date
TWI725961B (en) 2021-05-01
TW201639735A (en) 2016-11-16
FR3034068A1 (en) 2016-09-30
BR102016006608B1 (en) 2023-01-10
FR3034068B1 (en) 2018-07-06
PL416611A1 (en) 2016-09-26
BR102016006608A2 (en) 2016-10-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104554326A (en) Straddle type single track working vehicle bogie
US6688235B2 (en) Suspended coach transportation system
US20110220445A1 (en) Fully automatic traffic system
CN107839696A (en) A kind of permanent magnetism shaft type directly drives vacant lot and shares three-dimensional metropolitan transportation system
US20060162609A1 (en) Interstate highway train system
CN202081349U (en) New concept railroad rail road and locomotive thereof
CN204323382U (en) A kind of straddle-type monorail Operation Van bogie truck
PL240407B1 (en) Metropolitan railway system with reduced energy consumption
Schindler The Aachen Rail Shuttle ARS-Autonomous and energy self-sufficient feeder transport
CN114872740A (en) Magnetic suspension high-speed logistics system based on composite special-shaped flange track
Boocock et al. The advanced passenger train
Nicolae et al. New technologies of gauge variation for wheelset vehicles crossing
Srivastava et al. Automated people movers: a futuristic approach to modern transportation planning
Thornton et al. An M3 maglev system for old dominion university
Ruvio et al. An Overview on Urban Rail Transport Technologies
CN216508318U (en) Miniature rail transit system
Kolář Modern vehicles for regional railways
Rumsey et al. Propulsion and Control Considerations for an Intermediate Capacity Transit System
RU2180295C1 (en) Monorail transport system with linear drive train
Nehashi New types of guided transport
Shin et al. Incheon international airport maglev line
Darmawan et al. Empirical Assessment of Strategies to Enhance Energy Efficiency through Regenerative Braking: A Case Study of the Pegangsaan Dua-Velodrome Line in Jakarta’s Light Rail Transit
Nam How Railway Systems Work
Glickenstein Line Extensions and Equipment and Infrastructure Improvements [Transportation Systems]
Jenkin Paper 1. Urban railways: system choice